中国量子计算原型机“九章”问世,实现“量子霸权”,未来量子技术在军事上有哪些用途?

核心提示12月4日,中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法高斯玻色取样只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。当今世界,量子技术及

12月4日,中国科学技术大学宣布,其潘建伟等人成功构建了76个光子的量子计算“第九章”原型,求解数学算法高斯玻色采样仅用了200秒,而目前世界上最快的超级计算机需要6亿年。这一突破使中国成为世界上第二个实现“量子优势”的国家。

如今,量子技术及其产业化已经成为各大科技强国战略竞争的制高点之一,称之为高科技领域最璀璨的明珠之一并不为过。每个国家都投入了大量的资金和人力对其进行研究,以期在可预见的未来先获得量子科技的优势,占据主动。就像现代信息技术已经成为军队战斗力的倍增器一样,量子技术在未来一定会在军事领域发挥很大的作用,成为影响军事技术发展的关键技术。

量子计算

量子计算最大的特点是并行运算速度高。就像70年代的人无法想象现在的计算机速度一样,现在我们也很难想象量子计算的潜力有多可怕。这种超乎想象的强大计算能力,为军事技术的发展提供了无限可能。现在已经进入大数据时代,战场上各种侦察设备的侦察结果,各种战斗情况的综合收集,各种突发事件的混乱状态等。已经淹没了指挥员和参谋人员的海量数据,难以及时做出科学的分析判断和合理的指挥决策。在量子计算的帮助下,这一切都将不再是问题。量子计算技术可以实现海量数据的并行分析计算,让指挥员及时处理各种数据,得出结论供其参考。同样,量子计算可以在军事训练中提供高度仿真的作战模拟,帮助军事科学决策和训练。对于新型武器装备的研发,量子计算的作用无可比拟。在量子计算机的帮助下,制造新材料和模拟新设计将更加方便高效。特别是对于核爆炸的模拟,量子计算比经典计算机有明显的优势。

量子计算的特性也使其能够破译现有计算机网络的公钥。现代公钥密码体制的安全基础是基于数论中“大数素数/离散对数的因式分解”这一难题。光是今天的计算机,或者比今天最强大的超级计算机快一千万倍的计算机,就要花上几十年甚至上百年才能破解这些公钥。而这些公钥用量子计算机用shor算法破解的时候,可能只需要几分钟。如果现在的网络流量被敌对国家窃取并存储,那么未来有了量子计算能力,就可以破解通过现代手段加密的信息,从而将信息安全威胁追溯到多年后的现在。

量子通信

量子态的不可克隆性和量子隐形传态的非局域性为量子军事通信带来了军事活动中迫切需要的保密性和远距离性。量子态的不可克隆性保证了量子密钥传输的绝对安全性,从而解决了传统军事通信中密钥丢失和窃听的重大问题。量子密钥是不可复制的,如果在传输过程中被窃听,发送方和接收方都会立刻知道,密钥本身也会被销毁。这种传输几乎是为军事通信量身定制的完美方式,也必将给其带来巨大的变革。量子隐形传态的非局域化必将给军事通信带来神奇的进步。此功能可以忽略空、传输介质和传输时间之间的距离。当一个量子发送信息时,与之纠缠的另一个量子无论在哪里都能同时接收到信息。这种曾经只存在于神话中的现象一旦成为军事通信的现实,其影响简直是颠覆性的。它直接解决了当前水下潜艇的通信问题,使潜艇不再需要使用效率低下、极其危险的现有通信方式,大大提高了生存能力。此外,量子通信的超大信道容量相对于现代通信技术具有明显优势,可以使军事通信更加快捷高效。

量子探测

量子的纠缠和叠加特性对于物体的测量和成像也具有重要的现实意义。在这个理论的基础上,量子探测技术应运而生。量子化光子的原有特性在接触到物体时会被破坏。量子雷达利用这一特性观测目标,可以轻松探测到现代隐身飞机。而且由于量子纠缠不可克隆,被探测的目标无法模拟原始探测信号来欺骗量子雷达。这项技术一旦投入使用,必将从根本上改变现有隐身飞机和其他飞机的作战行动。隐身能力作为隐身飞机的最大优势将不复存在,现代空战的作战原则和方法也将被改写。同时,未来飞机设计的重点也将发生变化。与量子雷达类似,量子探测的另一项技术——量子成像,也将对未来的军事活动产生影响。量子成像技术也是利用量子纠缠发展起来的。这种技术使用两个纠缠光子流中的一个来照射目标,而另一束用于成像。这种成像方法可以获得高分辨率的目标图像,特别是在红外波段,因此具有很高的军事价值。

量子陀螺

陀螺技术是现代航空空、航海、航天和国防工业必须使用的制导技术,其发展水平对民族工业、国防和其他高技术具有重要的战略意义。陀螺仪可以实时提供自己的方向、水平、位置、速度和加速度等信息。飞机、导弹、潜艇等。根据陀螺仪提供的数据确定自己的运动状态和位置,从而实现精确的运动控制,它们的运动精度很大程度上取决于陀螺仪的精度。与以往的陀螺仪相比,量子陀螺仪具有精度高、体积小、重量轻等明显优势。当量子陀螺仪技术发展到一定程度,就有可能创造出不依赖卫星的“量子罗盘”导航系统。这种导航系统可以将水下潜艇的位置误差降低数千倍,而不是定期浮出水面接收卫星信号修正位置。

量子技术作为一种新的颠覆性技术,将对未来军事产生全方位的影响。受限于目前的科技水平和认知,量子技术对未来的影响不可能被现在的人完全理解,但这种影响显然是不言而喻的。新军事革命的窗口已经出现。如果我们能抓住量子技术的发展机遇,先抢到量子科学的“圣杯”,相信它带给我们的惊喜将是意想不到的。

 
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