量子科技的未來(lái)影響與軍事價(jià)值

王永紅 武運(yùn)鵬 趙亞娟

黨的二十大報(bào)告指出：“以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅(jiān)決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)?！雹倭?xí)近平：《高舉中國(guó)特色社會(huì)主義偉大旗幟 為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家而團(tuán)結(jié)奮斗——在中國(guó)共產(chǎn)黨第二十次全國(guó)代表大會(huì)上的報(bào)告》，人民出版社2022年版，第35頁(yè)。習(xí)近平總書(shū)記在總結(jié)新時(shí)代十年的偉大變革時(shí)特別指出，我國(guó)的基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新不斷加強(qiáng)，包括載人航天、探月探火、衛(wèi)星導(dǎo)航、量子信息等一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，取得重大成果。②同上，第9頁(yè)。量子力學(xué)的物理理論研究歷史已長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)，近年來(lái)以量子力學(xué)為理論基礎(chǔ)的量子科技發(fā)展加速，關(guān)鍵核心技術(shù)頻頻突破，其在未來(lái)社會(huì)的應(yīng)用場(chǎng)景輪廓和重大顛覆性作用正越來(lái)越清晰，其所映射的量子革命也越來(lái)越備受世人關(guān)注。

量子科技的戰(zhàn)略價(jià)值與軍事意義

習(xí)近平總書(shū)記指出：“要充分認(rèn)識(shí)推進(jìn)量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢(shì)，下好先手棋?！雹邸读?xí)近平在中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào) 深刻認(rèn)識(shí)推進(jìn)量子科技發(fā)展重大意義 加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局》，《人民日?qǐng)?bào)》2020年10月18日，第1版。量子信息技術(shù)是量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的新學(xué)科，主要包括量子通信、量子遙感和量子計(jì)算等領(lǐng)域。近年來(lái)不斷突破的量子科技正在開(kāi)啟新的機(jī)遇之門(mén)。

推動(dòng)第四次科技革命的戰(zhàn)略引擎。第四次科技革命由德國(guó)人在2013年漢諾瓦工業(yè)博覽會(huì)上提出，是指繼蒸汽技術(shù)革命、電力技術(shù)革命、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)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(shù)等一并成為新一代高新科技的主要代表，以超常態(tài)的方式快速推進(jìn)第四次科技革命發(fā)展，伴隨而來(lái)的是社會(huì)生產(chǎn)力的急速發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和人類(lèi)生活方式更是呈現(xiàn)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(zhàn)略引擎，尤其是還處于半成熟狀態(tài)的量子科技，給人類(lèi)社會(huì)所帶來(lái)的爆燃式影響和驚喜更有可能超乎想象。

引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。量子科技被認(rèn)為是“21世紀(jì)改變世界的關(guān)鍵核心技術(shù)之一”，將通過(guò)具有顛覆性特征的量子通信、量子遙感和量子計(jì)算三個(gè)子領(lǐng)域技術(shù)，對(duì)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等各領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)生全維技術(shù)疊加或技術(shù)替代，通過(guò)量子科技突破帶動(dòng)全部技術(shù)的突破，來(lái)引領(lǐng)世界未來(lái)發(fā)展。量子通信根據(jù)量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理，構(gòu)建“一次一密、完全隨機(jī)”的量子密鑰，突破傳統(tǒng)經(jīng)典加密體系限制，實(shí)現(xiàn)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(duì)量子關(guān)鍵物理量靈敏感應(yīng)，突破傳統(tǒng)經(jīng)典電磁波理論限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的精確測(cè)量。量子計(jì)算是利用量子態(tài)的疊加特性，進(jìn)行信息編碼、存儲(chǔ)和計(jì)算，突破摩爾定律，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)算力指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

構(gòu)筑科技新優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。量子科技是憑借量子所具有的量子態(tài)疊加性、糾纏性、相干性等新優(yōu)勢(shì)特征，通過(guò)對(duì)量子進(jìn)行具體細(xì)微操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)超越人類(lèi)普通認(rèn)知的信息通信、信息加密、信息計(jì)算的重大顛覆性技術(shù)。量子科技不同于傳統(tǒng)科技的理論、方法及應(yīng)用，完全是一種另辟蹊徑，對(duì)已有傳統(tǒng)技術(shù)路徑產(chǎn)生了根本性替代方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)體系的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，是其他科技難以企及的新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。量子科技改變了微電子技術(shù)在現(xiàn)行軍事信息技術(shù)體系中的基礎(chǔ)性地位，突破現(xiàn)有信息技術(shù)的物理極限，為信息科學(xué)的發(fā)展提供新的原理和方法，對(duì)架構(gòu)其上的計(jì)算機(jī)、通信、軟件等產(chǎn)生革命性影響，進(jìn)而對(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)中的偵察、指揮、控制、打擊、協(xié)同、評(píng)估、保障等各環(huán)節(jié)帶來(lái)架構(gòu)層的根本性變化，其在軍事領(lǐng)域的顛覆性作用將無(wú)可估量。

突破量子科技的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈

世界各國(guó)錨定量子前沿科技提前布局。歐盟提出建立歐洲量子產(chǎn)業(yè)，謀篇未來(lái)“量子互聯(lián)網(wǎng)”，2016年發(fā)布《量子宣言（草案）》，2018年啟動(dòng)總額10億歐元的“量子旗艦”計(jì)劃，2020年發(fā)布《戰(zhàn)略研究議程（SRA）》報(bào)告。北約意在培育量子科技等變革性技術(shù)，2022年宣布啟動(dòng)世界首個(gè)“多主權(quán)風(fēng)險(xiǎn)投資基金”，并將設(shè)立量子技術(shù)開(kāi)發(fā)中心。美國(guó)為確保在量子信息科學(xué)及其技術(shù)應(yīng)用方面保持領(lǐng)先地位，2018年發(fā)布《國(guó)家量子倡議法案》實(shí)施為期10年的“國(guó)家量子計(jì)劃”，2020年發(fā)布《美國(guó)量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略構(gòu)想》，并將開(kāi)辟量子互聯(lián)網(wǎng)。日本提出以新一代量子通信技術(shù)為研究對(duì)象的長(zhǎng)期戰(zhàn)略，2018年啟動(dòng)“光·量子躍遷旗艦計(jì)劃”，2020年公布《量子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，2022年公布《量子未來(lái)社會(huì)愿景》。

世界主要國(guó)家搶先推進(jìn)量子科技突破。美國(guó)在量子遙感和量子計(jì)算等方面研究頗深，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(wú)需外在電子信號(hào)即可定位導(dǎo)航的最新技術(shù)。日本同時(shí)推動(dòng)10余個(gè)量子科技研發(fā)項(xiàng)目，形成了超導(dǎo)量子電路、量子算法、光晶格鐘、約瑟夫森量子計(jì)算機(jī)等一批前沿成果。俄羅斯在量子存儲(chǔ)和商業(yè)量子計(jì)算機(jī)方面邁出重要一步，首次證明了使用超導(dǎo)量子比特鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)光子有效互動(dòng)的可能性，建立超過(guò)30公里量子安全通信信道。英國(guó)專(zhuān)注于量子成像、超精度傳感器、安全通信和量子計(jì)算等，研究開(kāi)發(fā)重力探測(cè)器、量子模擬器、量子計(jì)算機(jī)和微型原子鐘等。

我國(guó)應(yīng)當(dāng)持續(xù)擴(kuò)大量子技術(shù)優(yōu)勢(shì)。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始進(jìn)入量子科技領(lǐng)域。2021年3月，“十四五”規(guī)劃提出，要加強(qiáng)關(guān)鍵數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，加快布局量子計(jì)算、量子通信等前沿技術(shù)，并在量子信息等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，謀劃布局未來(lái)產(chǎn)業(yè)。2016年完成國(guó)際上首條遠(yuǎn)距離光纖量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”、發(fā)射“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星，并通過(guò)兩者結(jié)合率先構(gòu)建天地一體化廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)雛形。①《量子通信：未來(lái)自主可控信息安全生態(tài)的重要保障》，《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》2022年1月19日，第6版。在量子精密測(cè)量方面不斷追趕國(guó)際先進(jìn)水平，2018年首次實(shí)現(xiàn)利用激光冷卻技術(shù)的空間冷原子鐘，在原子鐘、量子陀螺儀、量子雷達(dá)、痕量原子示蹤、弱磁場(chǎng)測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)上也有了較大突破。①《量子精密測(cè)量：測(cè)量精度突破經(jīng)典技術(shù)極限》，《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》2022年2月16日，第6版。我國(guó)正在對(duì)可擴(kuò)展量子計(jì)算的物理體系開(kāi)展系統(tǒng)性研究，2021年成功構(gòu)建具有66個(gè)量子可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之二號(hào)”和具有113個(gè)光子、144模式的光量子計(jì)算原型機(jī)“九章二號(hào)”，②《量子計(jì)算機(jī)進(jìn)入2.0時(shí)代》，《解放軍報(bào)》2021年12月3日，第11版。使我國(guó)成為世界上唯一在超導(dǎo)量子和光量子兩種體系下達(dá)到量子優(yōu)越性里程碑的國(guó)家。③《量子計(jì)算：后摩爾時(shí)代計(jì)算能力提升的解決方案》，《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》2022年3月2日，第6版。

量子科技在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)理

軍事領(lǐng)域極強(qiáng)的對(duì)抗屬性，激發(fā)了其對(duì)先進(jìn)技術(shù)的天然敏感性。量子科技的強(qiáng)大顛覆性和美好應(yīng)用前景，強(qiáng)力吸引軍事領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注。

量子通信賦能軍事信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息絕對(duì)安全。傳統(tǒng)軍事信息網(wǎng)絡(luò)，是基于因特網(wǎng)體系架構(gòu)，通過(guò)各類(lèi)通信線路和設(shè)備連接各種網(wǎng)絡(luò)終端，實(shí)現(xiàn)軍事信息資源互聯(lián)共享的系統(tǒng)。傳統(tǒng)軍事信息網(wǎng)絡(luò)安全保密較為脆弱，一是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)安全設(shè)計(jì)不健全，存在截獲、中斷、篡改、偽造等嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)信息安全威脅。二是信息保密基于經(jīng)典加密體系的復(fù)雜計(jì)算，雖然一定程度地保證了信息加密通信，但隨著解密技術(shù)發(fā)展和計(jì)算能力提升，其脆弱性更加突出。尤其是隨著量子科技的發(fā)展，用量子搜尋算法攻擊現(xiàn)有RSA公開(kāi)密鑰體系，量子計(jì)算機(jī)只需4分鐘就可完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)1000年的運(yùn)算量，其強(qiáng)大的并行處理能力會(huì)讓傳統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)無(wú)密可保。而量子通信則是利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息保密傳遞的一種全新通信方式，目前已經(jīng)逐步成熟，并從理論走向?qū)嵱?。作為量子通信密鑰的量子態(tài)，在被非法訪問(wèn)破解時(shí)，其狀態(tài)的必然改變性和可觀測(cè)性，可保證傳輸信息的無(wú)條件安全，使其成為一種理論上絕對(duì)安全的加密方式。因此，量子通信技術(shù)符合軍事信息網(wǎng)絡(luò)“穩(wěn)定可靠、安全保密”的基本要求，可為全維全域中各類(lèi)作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、偵察預(yù)警系統(tǒng)、武器作戰(zhàn)平臺(tái)之間的戰(zhàn)場(chǎng)通信提供隱蔽性更強(qiáng)、覆蓋面更廣的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。另外，量子通信還具備信噪比低、傳輸介質(zhì)無(wú)關(guān)性等特征，甚至未來(lái)還可能突破信道容量，將有效彌補(bǔ)深空通信、水下通信短板。

量子導(dǎo)航革新軍事定位手段，實(shí)現(xiàn)無(wú)源精準(zhǔn)定位。軍事導(dǎo)航技術(shù)是引導(dǎo)武器裝備系統(tǒng)沿著預(yù)定線路到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)，并隨時(shí)給出其即時(shí)準(zhǔn)確位置的技術(shù)。在衛(wèi)星、雷達(dá)、地形輔助、慣性等多種有源無(wú)源傳統(tǒng)軍事導(dǎo)航方式中，最為常見(jiàn)和重要的就是衛(wèi)星導(dǎo)航，通過(guò)發(fā)送和接收衛(wèi)星信號(hào)，提供實(shí)時(shí)、全球、全天候的導(dǎo)航服務(wù)，但其存在著導(dǎo)航頻率公開(kāi)、長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)衰減、易受網(wǎng)電攻擊等缺陷，極易被敵方阻斷、削弱或欺騙。量子導(dǎo)航作為量子遙感技術(shù)的一個(gè)分支，是一種無(wú)需與外界進(jìn)行信息交互的無(wú)源自主導(dǎo)航，其基本原理是利用敏感的量子態(tài)原子精確測(cè)量地球電磁擾動(dòng)，通過(guò)自身慣性器件實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整和定位。未來(lái)，戰(zhàn)機(jī)、戰(zhàn)車(chē)、艦船、潛艇、導(dǎo)彈等武器平臺(tái)可以在量子加速器和量子陀螺儀等量子導(dǎo)航設(shè)備的輔助下，不再依托導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)測(cè)距和授時(shí)，無(wú)需定期通過(guò)導(dǎo)航衛(wèi)星校正位置，就可隱蔽實(shí)現(xiàn)量子無(wú)源精確定位，有效克服傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)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(shí)間、任何地點(diǎn)、任何環(huán)境下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，其行動(dòng)隱蔽性、打擊精確度都將大幅超越現(xiàn)有水平。

量子雷達(dá)顛覆傳統(tǒng)探測(cè)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)靈敏探測(cè)。傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)是根據(jù)自身和目標(biāo)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的多普勒效應(yīng)，以電磁波為介質(zhì)，通過(guò)接收目標(biāo)物回波，分析測(cè)量目標(biāo)物與參照物之間相對(duì)距離、徑向速度、方位高度等信息的技術(shù)。傳統(tǒng)雷達(dá)受經(jīng)典電磁波理論限制，不僅發(fā)射功率大、信號(hào)處理復(fù)雜，極易被敵方發(fā)現(xiàn)打擊，而且在探測(cè)隱身目標(biāo)、對(duì)抗虛假信號(hào)干擾上能力偏弱。量子雷達(dá)作為量子遙感技術(shù)的另一個(gè)分支，其基本原理是通過(guò)發(fā)射大量量子波束，在遠(yuǎn)距離接觸目標(biāo)物后，隨機(jī)產(chǎn)生一定數(shù)量的量子反射，量子設(shè)備不再像傳統(tǒng)雷達(dá)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(shí)自毀的物理現(xiàn)象，進(jìn)而在雷達(dá)上成像，并確定目標(biāo)物數(shù)據(jù)信息。量子雷達(dá)較傳統(tǒng)雷達(dá)具有極優(yōu)的遠(yuǎn)距離、抗干擾、反輻射、反隱身優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建超強(qiáng)量子雷達(dá)探測(cè)能力，徹底顛覆隱身作戰(zhàn)平臺(tái)的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)快速探測(cè)、成像識(shí)別，可使敵方戰(zhàn)機(jī)在遠(yuǎn)距之時(shí)、潛艇在深海待機(jī)之時(shí)、陸上裝備平臺(tái)在密林隱蔽之時(shí)提前暴露，多數(shù)高價(jià)值作戰(zhàn)平臺(tái)無(wú)處遁形，實(shí)現(xiàn)全天候、反隱身和抗干擾作戰(zhàn)。

量子計(jì)算提升作戰(zhàn)算力水平，實(shí)現(xiàn)快速打擊優(yōu)勢(shì)。量子計(jì)算以量子比特為信息編碼基本單位，利用量子態(tài)的疊加特性進(jìn)行并行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)算力指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，其計(jì)算速度可達(dá)目前具有最快計(jì)算性能計(jì)算機(jī)的數(shù)億萬(wàn)倍。如美國(guó)谷歌公司使用53量子比特的量子處理器“Sycamore（懸鈴木）”運(yùn)行“隨機(jī)線路采樣”，用約200秒的時(shí)間進(jìn)行了100萬(wàn)次采樣，而使用世界排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit則需要1萬(wàn)年。具有強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力的量子計(jì)算機(jī)，可提供超強(qiáng)算力水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)海量數(shù)據(jù)的快速匯聚與分析計(jì)算，推動(dòng)戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)和各類(lèi)信息終端即時(shí)高效連接，顯著提升作戰(zhàn)評(píng)估與決策能力，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)，使不同作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)要素間信息高速流動(dòng)、高速共享、高度融合，將大幅壓縮“OODA”（“觀察—判斷—決策—行動(dòng)”）的作戰(zhàn)循環(huán)周期，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)即秒殺，留給敵方時(shí)敏目標(biāo)的生存時(shí)間窗口極其短暫。

量子科技助力無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高度人工智能。戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)正由機(jī)械化、信息化向智能化方向演進(jìn)，武器裝備遠(yuǎn)程精確化、隱身化、無(wú)人化趨勢(shì)更加明顯，智能化戰(zhàn)爭(zhēng)初現(xiàn)端倪，“蜂群”“蟻群”“狼群”“魚(yú)群”等各種智能化、自主式無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。未來(lái)以量子互聯(lián)網(wǎng)為載體，以量子通信、量子遙感、量子計(jì)算為核心的量子科技所能提供的聯(lián)通力、探測(cè)力、運(yùn)算力是超乎想象的，也必將超乎想象地提升智能化無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)的智能自主、自行編組、人機(jī)協(xié)同等能力，使其完全無(wú)需人工干預(yù)就能獨(dú)立完成獲取信息、判斷態(tài)勢(shì)、作出決策、處置情況、自我評(píng)估等任務(wù)，甚至是形成機(jī)器特有的獨(dú)立意識(shí)。

當(dāng)前，以量子科技快速發(fā)展為標(biāo)志的新的科技革命跡象正在逐步顯現(xiàn)，隨著量子科技基礎(chǔ)理論的進(jìn)一步突破、量子設(shè)備的進(jìn)一步量產(chǎn)，其在軍事領(lǐng)域必將大范圍應(yīng)用，促使戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、作戰(zhàn)方式、交戰(zhàn)規(guī)則、指揮模式發(fā)生顛覆性改變。對(duì)此，我們應(yīng)審時(shí)度勢(shì)、抓住機(jī)遇、主動(dòng)作為，積極研究量子科技理論，創(chuàng)新量子關(guān)鍵核心技術(shù)，培養(yǎng)量子科技高端人才，加快量子科技軍事應(yīng)用步伐，努力爭(zhēng)奪未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。