原創 | 量子信息技術：新軍事變革的強大動力

1900年12月14日，德國物理學家普朗克提出了量子是光場能量的最小單元的假設，量子理論從此誕生。2012年，法國科學家沙吉·阿羅什和美國科學家大衛·瓦恩蘭因為找到了測量與操縱單個量子系統的「突破性試驗方法」而獲得諾貝爾物理學獎。近20餘年來，世界主要國家的量子信息技術研發日新月異，已開始應用到相關領域，對軍事領域產生了巨大影響。

量子信息技術是指以量子力學

基本原理為基礎，與信息技術相結合，通過量子系統的各種相干特性（量子并行性、量子糾纏性、量子疊加性和量子不可克隆性等）進行計算、編碼和信息傳輸的全新信息技術。量子信息技術主要包括量子通信技術、量子計算技術、量子成像技術、量子導航技術、量子感測技術等。未來量子信息技術及其武器裝備應用于軍事領域，將會有以下特徵。

一是超高速性。國內外的試驗表明，由於量子通信屬於超光速通信，不僅是「最快的通信」，而且有穿越大氣層的可能，從而為基於衛星量子中繼的全球化通信網奠定了可靠基礎。近年來，量子計算相關理論和實踐都取得重大進展，產生了多種新的量子演算法，研製出多種量子計算機原型，利用量子的重疊與牽連原理而產生巨大計算能力。量子計算機的超高運算速度主要源於量子的疊加性與并行性帶來的超級運算能力。在1994年國外的實驗中，使用了1600台工作站實施經典的運算，用了8個月將數長129位的大數成功地分解成兩個素數相乘，若採用1台量子計算機則1秒鐘就可以破解。而且，量子計算機能夠在秒級時間內可攻破敵方的軍事設施編碼系統。一旦一方軍隊擁有了量子計算機，而另一方軍隊卻沒有，則會出現真正的戰場單向透明，前者未戰而先勝——符合現代戰爭以快勝慢的規律。

二是超安全性。國內外試驗證明，由於光子量子態不能被分割或複製，在量子通道上傳送的信息不可能被竊聽、被截獲、被複制，量子通信具有超高安全性。其一，量子密碼是基於單個光子的應用和它們固有的量子屬性開發的不可破解的密碼系統。量子密碼技術作為一種新的保密技術（包括量子安全直接通信技術、量子秘密共享技術、量子公鑰密碼技術、量子密鑰分發技術等），從本質上解決了密鑰分配問題，將能保證軍事信息的無條件安全。其二，量子信息技術在軍事應用方面有著廣闊前景，量子隱形通信系統將建立在各類作戰指揮控制體系之間和各種偵察預警系統、主要作戰武器系統之中，構建出量子信息化戰場的安全通信網路，以其超大通道容量、超高通信速率等特性，在未來的信息化戰爭中扮演無可替代的角色。

三是超遠距性。現有科學實驗證實，量子隱態傳輸能夠穿越大氣層，可進行星際聯絡。利用量子糾纏態進行量子態隱形傳輸，量子通信可實現無障礙通信的能力。量子糾纏，是指有共同來源的兩個微觀粒子不管距離多遠，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態也會立即發生相應變化。利用量子糾纏效應的跨地域和實時特性，有可能實現跨越遙遠距離的軍事信息傳遞。隨著量子通訊衛星技術的不斷成熟，將構建太空連接地面（水下）光纖量子通信網路，形成天地海（下）一體化的量子通信網路，實現超遠距離軍事通信的夢想。

四是超穿越性。與現代通信手段不同，由於量子通信的光量子隱態傳輸與傳播媒質無關，因此不會受到阻礙，能夠應用於深海軍事通信。量子通信的這一特性，將破解岸基與深海之間通信的世界性難題，為遠洋深海軍事安全通信開闢了一條嶄新的途徑，將為海軍作戰提供遠程通信能力和實時情報信息，潛艇將可以長時間在海中潛伏或低速航行，可以隨時與地面指揮部保持聯繫、獲取戰場實時情報信息、實時掌握戰場態勢、實時自身定位，並可以規避危險航線、躲避攻擊。

五是超高效性。全面成熟的量子信息技術，一旦應用于軍事領域，將從信息感知、接收、處理、分發、存儲和使用各個環節，革命性改變現有指揮信息系統，作戰信息實時性、網路互聯互通性及安全保密性將不再是難題。其一，利用量子技術研製出量子雷達，能夠大大擴展電磁雷達的探測效果和跟蹤範圍，提升信息感知綜合效能。其二，利用量子技術研製出量子衛星，能夠大大提高遠距離、無障礙的安全軍事通信效率。其三，利用量子技術研製出量子計算機，能夠大大提高指揮控制效率、武器裝備研製效率、軍事行動效率。其四，利用量子技術構建軍事信息網，能夠突破網路寬頻、信息傳輸通道、信息容量的限制，真正實現信息實時共享，將使偵察預警、指揮協同、武器控制、後勤保障等作戰活動效能倍增。

量子信息技術是當今世界上最具顛覆性的前沿技術之一，已經成為世界主要國家和軍隊進行高新技術競爭的重要領域。量子技術正在應用於量子模擬機、量子計算機、量子通信、量子密碼、量子感測等多個軍事領域。而這些領域的高速發展，正在成為世界新軍事變革的強大動力。

一是推進探測領域變革。量子探測技術具備突破傳統探測技術性能極限的應用潛力，目前各國的研究主要集中在量子雷達、量子導航、量子感測和量子成像等專業領域。量子雷達是將量子探測技術引入經典雷達探測領域，使其具有更高的靈敏度和探測精度、更強的抗干擾和抗欺騙能力和準確探測隱身目標能力。量子導航是將量子探測技術引入陀螺及慣性導航領域，使其具有高精度、小體積、低成本等優勢和不依賴衛星的全空域、全時域無縫定位導航新能力。量子感測是將量子疊加的原理作用於感測領域，使感測器

具有更高的測量精度。量子成像是利用、控制(或模擬)輻射場的量子漲落來得到物體的圖像，使圖像獲取快速、真實、準確。上述量子信息技術應用于軍事領域，將使部署在空間、空中、地（水）面、水下的軍事探測、導航、成像系統的性能大幅提升，極大地提高軍隊情報信息感知、精確導航、準確識別目標能力，為實現快速準確的指揮決策與控制，提供強有力的支撐。

二是推進計算領域變革。量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式，主要研究量子計算機和適合於量子計算機的量子演算法。它是利用量子疊加原理，基於量子相干性，以遠超傳統電子計算機的速度實現複雜計算。主要涉及量子模型、量子演算法、量子計算機等領域。量子模型是基於量子特性在諸多學科領域裡構建的理論模型，使其對該領域的應用進行指導。量子演算法是基於量子特性在諸多學科領域裡進行的諸如量子粒子群演算法、量子遺傳演算法、量子進化演算法、量子蟻群演算法、量子質因子分解演算法等計算方法。量子計算機是遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。上述量子信息技術應用于軍事領域，將大幅提升軍隊指揮決策系統的功能，提升作戰方案的快速生成能力與精準性，提升武器裝備研製效率，提升軍事行動的高速性、隱蔽性與突然性。

三是推進通信領域變革。量子通信是利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型通信方式。主要研究量子密碼、量子隱形傳態、遠距離量子通信。量子密碼是採用量子力學原理，通過公開的通道在異地用戶之間能嚴格保證分配過程安全的密鑰分配方法。由於採用量子態作為密鑰，具有不可複製性，因而無破譯的可能。量子隱形傳態是一種利用分散量子糾纏與一些物理信息的轉換來傳送量子態至任意距離的位置的技術。它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息。上述量子信息技術應用于軍事領域，將為軍事活動搭建全新的信息網路，將使軍事信息傳輸的安全性、保密性、實時性、超遠性需求得以實現。

目前，已經研製出了量子通信衛星、量子計算機、高性能量子雷達、完成了反通信量子試驗，在量子信息技術領域與國外處於同一起跑線，在某些技術領域還處於國際領先地位。應對量子信息技術的機遇與挑戰，推進量子信息技術的軍事化、產業化，已勢在必行。應當未雨綢繆，完善規劃部署，推動創新發展，在顛覆性技術領域搶佔先機和主動，為國防與軍隊信息化建設、提升打贏未來戰爭的體系作戰能力提供強有力的支撐。

一是制定與實施量子信息技術研發的專項規劃。為加快軍事化、實用化的量子信息技術創新研發，佔領軍事信息技術前沿領域制高點，應堅持自主創新與借鑒國外先進方法相結合，積極落實「十三五」科技創新規劃和未來5年國家重點戰略項目計劃，落實軍民融合科技創新戰略，並制定和推行量子信息技術研發與產業化的專項規劃，政府、軍隊的相關管理部門應在政策、資金等方面給予有力支持。

二是建設軍事量子信息網路示範工程。應加大軍用量子信息技術的基礎理論、應用理論、關鍵技術和核心設備的研發力度，加快推進軍事應用。應進行軍事雲計算、大數據、物聯網、互聯網和量子技術結合研究，為軍事應用提供相關指導。應把軍事量子信息網路示範工程項目作為量子信息技術軍事化、產業化的基礎，加大投資，積極推動，以點帶面，適時推廣。

三是積極培養量子信息技術領域的優秀人才。應抓住我軍大力推動量子信息技術、實現應用領域突破的良機，積極培養量子信息技術領域的優秀人才團隊，培養和獎勵領軍人物，提高量子信息技術創新研發、持續研發能力。

四是採取邊研發邊應用邊提高的方法。應重點突破計算機晶元研製技術瓶頸，深入研究與確定軍事量子計算、量子通信、量子武器的作戰需求，制定量子信息技術驗證標準規範，開發一項、應用一項，驗證一項、推廣一項，推廣一項、提高一項，以確保國防與軍隊信息化建設實現跨越式發展。

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