量子技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

量子技術(shù)是量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、信息、導(dǎo)航、能源等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著量子技術(shù)的快速發(fā)展，量子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為各領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，尤其是量子技術(shù)在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用更是受到了世界各國(guó)的高度重視，成為世界大國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。量子技術(shù)被認(rèn)為是有潛力改變戰(zhàn)爭(zhēng)行為和戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)果的新興技術(shù)，推動(dòng)了全球性的軍事變革和戰(zhàn)爭(zhēng)形式變化。

量子一詞來(lái)自拉丁語(yǔ)quantus，意為“有多少”，代表“相當(dāng)數(shù)量的某物質(zhì)”。自從普朗克提出量子這一概念以來(lái)，經(jīng)愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀(jì)的前半期，初步建立了完整的量子力學(xué)理論，絕大多數(shù)物理學(xué)家將量子力學(xué)視為理解和描述自然的基本理論。

20世紀(jì)80年代，法國(guó)物理學(xué)家艾倫·艾斯派克特和他的小組成功完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了微觀粒子之間存在一種被稱作“量子糾纏”的關(guān)系，而在量子技術(shù)領(lǐng)域取得較大進(jìn)展的兩個(gè)方向——量子通信和量子計(jì)算，都利用了量子糾纏效應(yīng)。

量子通信的概念最早由美國(guó)科學(xué)家貝內(nèi)特于1993年在量子糾纏理論基礎(chǔ)上提出，隨后6位來(lái)自不同國(guó)籍的科學(xué)家基于量子糾纏理論，提出量子隱形傳送方案。自此，量子通信技術(shù)得以發(fā)展。量子通信是利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型通信方式，其保密性大于傳統(tǒng)通信方式。

量子計(jì)算的概念最早由美國(guó)阿崗國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)80年代初提出。量子計(jì)算遵循量子力學(xué)規(guī)律，利用量子疊加和糾纏等物理特性，以微觀粒子構(gòu)成的量子比特為基本單元，通過(guò)量子態(tài)的受控演化實(shí)現(xiàn)計(jì)算處理。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)算力呈指數(shù)級(jí)規(guī)模拓展和爆發(fā)式增長(zhǎng)，因此傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需100年計(jì)算的問(wèn)題，量子計(jì)算機(jī)僅需數(shù)秒即可完成。2019年10月美國(guó)谷歌公司宣稱，該公司領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功運(yùn)用一個(gè)包含53個(gè)有效量子比特的處理器，在短時(shí)間內(nèi)完成目前最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)1萬(wàn)年才能完成的計(jì)算任務(wù)。

量子計(jì)算技術(shù)，快速分析處理戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)在空間上的拓展，復(fù)雜多樣的戰(zhàn)場(chǎng)信息傳感器遍布陸、海、空、天、網(wǎng)、電空間，各類(lèi)情報(bào)偵察與監(jiān)視預(yù)警信息呈指數(shù)式增長(zhǎng)，產(chǎn)生的海量信息數(shù)據(jù)超出了情報(bào)分析員們的能力范圍，導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)信息收集不及時(shí)、有效信息產(chǎn)出時(shí)效性低、反饋失誤等問(wèn)題。而以海量數(shù)據(jù)為支撐的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)和一體化聯(lián)合作戰(zhàn)，時(shí)刻離不開(kāi)海量計(jì)算。量子技術(shù)為處理戰(zhàn)場(chǎng)大數(shù)據(jù)提供了新方法，量子計(jì)算具有并行運(yùn)算優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)海量數(shù)據(jù)的快速匯聚與實(shí)時(shí)分析，全面掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，加強(qiáng)戰(zhàn)爭(zhēng)預(yù)測(cè)、作戰(zhàn)方案制定與評(píng)估，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)。

量子通信技術(shù)，構(gòu)建安全快速高效的軍事信息通信。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)涉及空間極其廣闊，涵蓋物理、信息、認(rèn)知、社會(huì)等多個(gè)領(lǐng)域，要想在多維戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效地組織籌劃和指揮控制，軍事信息通信需要更加安全、更加快速、更加高效、更加可靠。量子通信以其無(wú)法竊聽(tīng)的“安全性”、近無(wú)時(shí)延的“超高速”、高效率的“超容量”、高可靠的“抗干擾”等性能，恰好滿足了未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)軍事信息通信的安全性、實(shí)時(shí)性、大容量等關(guān)鍵指標(biāo)的新要求，軍用量子通信技術(shù)的研發(fā)運(yùn)用將成為搶占未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)制信息權(quán)的關(guān)鍵一招。

量子密匙技術(shù)，增強(qiáng)軍事網(wǎng)絡(luò)信息保密性。作為軍事保密通信領(lǐng)域的“明日之星”，量子密鑰技術(shù)在最近幾十年得到快速發(fā)展，量子密鑰可以構(gòu)建復(fù)雜的密碼系統(tǒng)。由于對(duì)量子態(tài)進(jìn)行測(cè)量將會(huì)改變最初的量子態(tài)，通過(guò)量子密鑰建立的密碼可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)密碼被竊取，從而有效抵抗針對(duì)密碼系統(tǒng)的攻擊，具有極高安全性。量子密鑰更成為引領(lǐng)未來(lái)軍事革命的顛覆性、戰(zhàn)略性技術(shù)。

量子定位技術(shù)，提高軍事導(dǎo)航定位精度。量子技術(shù)有望顯著改善定位、導(dǎo)航和授時(shí)系統(tǒng)，特別是慣性導(dǎo)航，其基礎(chǔ)是具有高時(shí)間測(cè)量精度的量子時(shí)鐘，這對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和授時(shí)的發(fā)展至關(guān)重要。量子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)由量子3D陀螺儀、加速度計(jì)和原子時(shí)鐘組成，其中最成熟的是上世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的原子時(shí)鐘，這使得量子慣性導(dǎo)航成為最成熟的量子技術(shù)之一，飛機(jī)、戰(zhàn)車(chē)、艦艇等武器平臺(tái)在量子加速器和量子陀螺儀的輔助下，可充分發(fā)揮量子導(dǎo)航設(shè)備精度高、重量輕的優(yōu)勢(shì)。另外，使用量子導(dǎo)航系統(tǒng)，武器平臺(tái)無(wú)需定期通過(guò)導(dǎo)航衛(wèi)星校正位置。

量子技術(shù)發(fā)展具有重大的科學(xué)意義和戰(zhàn)略價(jià)值，是一項(xiàng)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進(jìn)行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。從軍事應(yīng)用的角度考量量子技術(shù)可能引發(fā)的新軍事變革，研究由此帶來(lái)的作戰(zhàn)樣式深刻變化，引發(fā)的戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)演變以及對(duì)國(guó)際軍事均衡的巨大沖擊，無(wú)疑具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略和前瞻意義。