量子科技的未來影響與軍事價值

王永紅 武運鵬 趙亞娟

[摘要]量子科技是國家具有戰略性全局性的重大科技項目。近年來量子科技突飛猛進，國際競爭異常激烈，已經成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。關鍵核心技術特別是量子信息技術的重大突破和取得重大成果，使我國進入創新型國家行列。軍事領域對先進技術向來敏感，量子科技軍事應用雖道路曲折，但前景光明，也必然引發新軍事變革的重大突破，成為顛覆未來作戰的重要技術。

[關鍵詞]量子科技；科技革命；軍事科技；創新型國家

[中圖分類號] G322.1[文獻標識碼] A[文章編號] 0529-1445（2022）12-0033-04

黨的二十大報告指出：“以國家戰略需求為導向，集聚力量進行原創性引領性科技攻關，堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰。”①習近平總書記在總結新時代十年的偉大變革時特別指出，我國的基礎研究和原始創新不斷加強，包括載人航天、探月探火、衛星導航、量子信息等一些關鍵核心技術實現突破，取得重大成果。②量子力學的物理理論研究歷史已長達一個多世紀，近年來以量子力學為理論基礎的量子科技發展加速，關鍵核心技術頻頻突破，其在未來社會的應用場景輪廓和重大顛覆性作用正越來越清晰，其所映射的量子革命也越來越備受世人關注。

量子科技的戰略價值與軍事意義

習近平總書記指出：“要充分認識推進量子科技發展的重要性和緊迫性，加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局，把握大趨勢，下好先手棋。”③量子信息技術是量子物理與信息技術相結合發展起來的新學科，主要包括量子通信、量子遙感和量子計算等領域。近年來不斷突破的量子科技正在開啟新的機遇之門。

推動第四次科技革命的戰略引擎。第四次科技革命由德國人在2013年漢諾瓦工業博覽會上提出，是指繼蒸汽技術革命、電力技術革命、計算機及信息技術革命之后的又一次新的科技革命。量子科技與人工智能、生物技術等一并成為新一代高新科技的主要代表，以超常態的方式快速推進第四次科技革命發展，伴隨而來的是社會生產力的急速發展，社會經濟結構和人類生活方式更是呈現出巨大變化。新一代高新科技也就自然成為此次科技革命的重要戰略引擎，尤其是還處于半成熟狀態的量子科技，給人類社會所帶來的爆燃式影響和驚喜更有可能超乎想象。

引領未來發展的關鍵核心技術。量子科技被認為是“21世紀改變世界的關鍵核心技術之一”，將通過具有顛覆性特征的量子通信、量子遙感和量子計算三個子領域技術，對人工智能、物聯網、區塊鏈、大數據、云計算等各領域技術產生全維技術疊加或技術替代，通過量子科技突破帶動全部技術的突破，來引領世界未來發展。量子通信根據量子力學的測不準原理，構建“一次一密、完全隨機”的量子密鑰，突破傳統經典加密體系限制，實現信息高速安全傳遞。量子遙感是利用基本量子體系的一致性，對量子關鍵物理量靈敏感應，突破傳統經典電磁波理論限制，實現對目標物的精確測量。量子計算是利用量子態的疊加特性，進行信息編碼、存儲和計算，突破摩爾定律，實現計算機算力指數級增長。

構筑科技新優勢的戰略制高點。量子科技是憑借量子所具有的量子態疊加性、糾纏性、相干性等新優勢特征，通過對量子進行具體細微操作，來實現超越人類普通認知的信息通信、信息加密、信息計算的重大顛覆性技術。量子科技不同于傳統科技的理論、方法及應用，完全是一種另辟蹊徑，對已有傳統技術路徑產生了根本性替代方案，實現了對傳統技術體系的重大顛覆性技術創新，是其他科技難以企及的新的戰略制高點。量子科技改變了微電子技術在現行軍事信息技術體系中的基礎性地位，突破現有信息技術的物理極限，為信息科學的發展提供新的原理和方法，對架構其上的計算機、通信、軟件等產生革命性影響，進而對作戰行動中的偵察、指揮、控制、打擊、協同、評估、保障等各環節帶來架構層的根本性變化，其在軍事領域的顛覆性作用將無可估量。

突破量子科技的競爭異常激烈

世界各國錨定量子前沿科技提前布局。歐盟提出建立歐洲量子產業，謀篇未來“量子互聯網”，2016年發布《量子宣言（草案）》，2018年啟動總額10億歐元的“量子旗艦”計劃，2020年發布《戰略研究議程（SRA）》報告。北約意在培育量子科技等變革性技術，2022年宣布啟動世界首個“多主權風險投資基金”，并將設立量子技術開發中心。美國為確保在量子信息科學及其技術應用方面保持領先地位，2018年發布《國家量子倡議法案》實施為期10年的“國家量子計劃”，2020年發布《美國量子網絡戰略構想》，并將開辟量子互聯網。日本提出以新一代量子通信技術為研究對象的長期戰略，2018年啟動“光·量子躍遷旗艦計劃”，2020年公布《量子技術創新戰略》，2022年公布《量子未來社會愿景》。

世界主要國家搶先推進量子科技突破。美國在量子遙感和量子計算等方面研究頗深，桑迪亞國家實驗室近期研制的量子傳感器取得重大突破，有望取代GPS，成為無需外在電子信號即可定位導航的最新技術。日本同時推動10余個量子科技研發項目，形成了超導量子電路、量子算法、光晶格鐘、約瑟夫森量子計算機等一批前沿成果。俄羅斯在量子存儲和商業量子計算機方面邁出重要一步，首次證明了使用超導量子比特鏈來實現光子有效互動的可能性，建立超過30公里量子安全通信信道。英國專注于量子成像、超精度傳感器、安全通信和量子計算等，研究開發重力探測器、量子模擬器、量子計算機和微型原子鐘等。

我國應當持續擴大量子技術優勢。20世紀90年代，我國開始進入量子科技領域。2021年3月，“十四五”規劃提出，要加強關鍵數字技術創新應用，加快布局量子計算、量子通信等前沿技術，并在量子信息等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃，謀劃布局未來產業。2016年完成國際上首條遠距離光纖量子保密通信骨干網“京滬干線”、發射“墨子號”量子衛星，并通過兩者結合率先構建天地一體化廣域量子保密通信網絡雛形。①在量子精密測量方面不斷追趕國際先進水平，2018年首次實現利用激光冷卻技術的空間冷原子鐘，在原子鐘、量子陀螺儀、量子雷達、痕量原子示蹤、弱磁場測量等關鍵技術上也有了較大突破。①我國正在對可擴展量子計算的物理體系開展系統性研究，2021年成功構建具有66個量子可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”和具有113個光子、144模式的光量子計算原型機“九章二號”，②使我國成為世界上唯一在超導量子和光量子兩種體系下達到量子優越性里程碑的國家。③

量子科技在軍事領域的應用機理

軍事領域極強的對抗屬性，激發了其對先進技術的天然敏感性。量子科技的強大顛覆性和美好應用前景，強力吸引軍事領域的重點關注。

量子通信賦能軍事信息網絡，實現信息絕對安全。傳統軍事信息網絡，是基于因特網體系架構，通過各類通信線路和設備連接各種網絡終端，實現軍事信息資源互聯共享的系統。傳統軍事信息網絡安全保密較為脆弱，一是網絡架構安全設計不健全，存在截獲、中斷、篡改、偽造等嚴重網絡信息安全威脅。二是信息保密基于經典加密體系的復雜計算，雖然一定程度地保證了信息加密通信，但隨著解密技術發展和計算能力提升，其脆弱性更加突出。尤其是隨著量子科技的發展，用量子搜尋算法攻擊現有RSA公開密鑰體系，量子計算機只需4分鐘就可完成經典計算機1000年的運算量，其強大的并行處理能力會讓傳統信息網絡無密可保。而量子通信則是利用量子糾纏效應進行信息保密傳遞的一種全新通信方式，目前已經逐步成熟，并從理論走向實用。作為量子通信密鑰的量子態，在被非法訪問破解時，其狀態的必然改變性和可觀測性，可保證傳輸信息的無條件安全，使其成為一種理論上絕對安全的加密方式。因此，量子通信技術符合軍事信息網絡“穩定可靠、安全保密”的基本要求，可為全維全域中各類作戰指揮系統、偵察預警系統、武器作戰平臺之間的戰場通信提供隱蔽性更強、覆蓋面更廣的“神經網絡”。另外，量子通信還具備信噪比低、傳輸介質無關性等特征，甚至未來還可能突破信道容量，將有效彌補深空通信、水下通信短板。

量子導航革新軍事定位手段，實現無源精準定位。軍事導航技術是引導武器裝備系統沿著預定線路到達預定地點，并隨時給出其即時準確位置的技術。在衛星、雷達、地形輔助、慣性等多種有源無源傳統軍事導航方式中，最為常見和重要的就是衛星導航，通過發送和接收衛星信號，提供實時、全球、全天候的導航服務，但其存在著導航頻率公開、長距離傳輸信號衰減、易受網電攻擊等缺陷，極易被敵方阻斷、削弱或欺騙。量子導航作為量子遙感技術的一個分支，是一種無需與外界進行信息交互的無源自主導航，其基本原理是利用敏感的量子態原子精確測量地球電磁擾動，通過自身慣性器件實現姿態調整和定位。未來，戰機、戰車、艦船、潛艇、導彈等武器平臺可以在量子加速器和量子陀螺儀等量子導航設備的輔助下，不再依托導航衛星信號實現測距和授時，無需定期通過導航衛星校正位置，就可隱蔽實現量子無源精確定位，有效克服傳統衛星導航易受物理遮蔽的局限性、傳播途徑的脆弱性，保證在任何時間、任何地點、任何環境下實現導航，其行動隱蔽性、打擊精確度都將大幅超越現有水平。

量子雷達顛覆傳統探測機理，實現戰場靈敏探測。傳統雷達技術是根據自身和目標間相對運動的多普勒效應，以電磁波為介質，通過接收目標物回波，分析測量目標物與參照物之間相對距離、徑向速度、方位高度等信息的技術。傳統雷達受經典電磁波理論限制，不僅發射功率大、信號處理復雜，極易被敵方發現打擊，而且在探測隱身目標、對抗虛假信號干擾上能力偏弱。量子雷達作為量子遙感技術的另一個分支，其基本原理是通過發射大量量子波束，在遠距離接觸目標物后，隨機產生一定數量的量子反射，量子設備不再像傳統雷達捕捉反射的電磁波那樣直接捕獲反射的量子，而是捕獲量子反射時自毀的物理現象，進而在雷達上成像，并確定目標物數據信息。量子雷達較傳統雷達具有極優的遠距離、抗干擾、反輻射、反隱身優勢，構建超強量子雷達探測能力，徹底顛覆隱身作戰平臺的作戰優勢，實現對多目標快速探測、成像識別，可使敵方戰機在遠距之時、潛艇在深海待機之時、陸上裝備平臺在密林隱蔽之時提前暴露，多數高價值作戰平臺無處遁形，實現全天候、反隱身和抗干擾作戰。

量子計算提升作戰算力水平，實現快速打擊優勢。量子計算以量子比特為信息編碼基本單位，利用量子態的疊加特性進行并行計算，實現算力指數級增長，其計算速度可達目前具有最快計算性能計算機的數億萬倍。如美國谷歌公司使用53量子比特的量子處理器“Sycamore（懸鈴木）”運行“隨機線路采樣”，用約200秒的時間進行了100萬次采樣，而使用世界排名第一的超級計算機Summit則需要1萬年。具有強大的并行運算能力的量子計算機，可提供超強算力水平，實現對戰場海量數據的快速匯聚與分析計算，推動戰場物聯網和各類信息終端即時高效連接，顯著提升作戰評估與決策能力，實現戰場智能化、網絡化升級，使不同作戰力量、作戰單元、作戰要素間信息高速流動、高速共享、高度融合，將大幅壓縮“OO‐DA”（“觀察—判斷—決策—行動”）的作戰循環周期，實現發現即秒殺，留給敵方時敏目標的生存時間窗口極其短暫。

量子科技助力無人作戰平臺，實現高度人工智能。戰爭形態正由機械化、信息化向智能化方向演進，武器裝備遠程精確化、隱身化、無人化趨勢更加明顯，智能化戰爭初現端倪，“蜂群”“蟻群”“狼群”“魚群”等各種智能化、自主式無人作戰平臺系統不斷涌現。未來以量子互聯網為載體，以量子通信、量子遙感、量子計算為核心的量子科技所能提供的聯通力、探測力、運算力是超乎想象的，也必將超乎想象地提升智能化無人作戰平臺系統的智能自主、自行編組、人機協同等能力，使其完全無需人工干預就能獨立完成獲取信息、判斷態勢、作出決策、處置情況、自我評估等任務，甚至是形成機器特有的獨立意識。

當前，以量子科技快速發展為標志的新的科技革命跡象正在逐步顯現，隨著量子科技基礎理論的進一步突破、量子設備的進一步量產，其在軍事領域必將大范圍應用，促使戰爭形態、作戰方式、交戰規則、指揮模式發生顛覆性改變。對此，我們應審時度勢、抓住機遇、主動作為，積極研究量子科技理論，創新量子關鍵核心技術，培養量子科技高端人才，加快量子科技軍事應用步伐，努力爭奪未來戰場戰略制高點。

[參考文獻]

[1]習近平談治國理政（第三卷）[M].北京：外文出版社，2020.

[2]習近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗——在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告[M].北京：人民出版社，2022.

（作者簡介：王永紅，國防大學軍事管理學院副教授；武運鵬，國防大學國家安全學院副教授；趙亞娟，國防大學教研保障中心工程師）

責任編輯/王煥宇

①習近平：《高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗——在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告》，人民出版社2022年版，第35頁。

②同上，第9頁。

③《習近平在中央政治局第二十四次集體學習時強調深刻認識推進量子科技發展重大意義加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局》，《人民日報》2020年10月18日，第1版。

①《量子通信：未來自主可控信息安全生態的重要保障》，《學習時報》2022年1月19日，第6版。

①《量子精密測量：測量精度突破經典技術極限》，《學習時報》2022年2月16日，第6版。

②《量子計算機進入2.0時代》，《解放軍報》2021年12月3日，第11版。

③《量子計算：后摩爾時代計算能力提升的解決方案》，《學習時報》2022年3月2日，第6版。