原创 | 量子信息技术：新军事变革的强大动力

作者：王凤岭

1900年12月14日，德国物理学家普朗克提出了量子是光场能量的最小单元的假设，量子理论从此诞生。2012年，法国科学家沙吉·阿罗什和美国科学家大卫·瓦恩兰因为找到了测量与操纵单个量子系统的“突破性试验方法”而获得诺贝尔物理学奖。近20余年来，世界主要国家的量子信息技术研发日新月异，已开始应用到相关领域，对军事领域产生了巨大影响。

基本特征

量子信息技术是指以量子力学基本原理为基础，与信息技术相结合，通过量子系统的各种相干特性（量子并行性、量子纠缠性、量子叠加性和量子不可克隆性等）进行计算、编码和信息传输的全新信息技术。量子信息技术主要包括量子通信技术、量子计算技术、量子成像技术、量子导航技术、量子传感技术等。未来量子信息技术及其武器装备应用于军事领域，将会有以下特征。

一是超高速性。国内外的试验表明，由于量子通信属于超光速通信，不仅是“最快的通信”，而且有穿越大气层的可能，从而为基于卫星量子中继的全球化通信网奠定了可靠基础。近年来，量子计算相关理论和实践都取得重大进展，产生了多种新的量子算法，研制出多种量子计算机原型，利用量子的重叠与牵连原理而产生巨大计算能力。量子计算机的超高运算速度主要源于量子的叠加性与并行性带来的超级运算能力。在1994年国外的实验中，使用了1600台工作站实施经典的运算，用了8个月将数长129位的大数成功地分解成两个素数相乘，若采用1台量子计算机则1秒钟就可以破解。而且，量子计算机能够在秒级时间内可攻破敌方的军事设施编码系统。一旦一方军队拥有了量子计算机，而另一方军队却没有，则会出现真正的战场单向透明，前者未战而先胜——符合现代战争以快胜慢的规律。

二是超安全性。国内外试验证明，由于光子量子态不能被分割或复制，在量子信道上传送的信息不可能被窃听、被截获、被复制，量子通信具有超高安全性。其一，量子密码是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统。量子密码技术作为一种新的保密技术（包括量子安全直接通信技术、量子秘密共享技术、量子公钥密码技术、量子密钥分发技术等），从本质上解决了密钥分配问题，将能保证军事信息的无条件安全。其二，量子信息技术在军事应用方面有着广阔前景，量子隐形通信系统将建立在各类作战指挥控制体系之间和各种侦察预警系统、主要作战武器系统之中，构建出量子信息化战场的安全通信网络，以其超大信道容量、超高通信速率等特性，在未来的信息化战争中扮演无可替代的角色。

三是超远距性。现有科学实验证实，量子隐态传输能够穿越大气层，可进行星际联络。利用量子纠缠态进行量子态隐形传输，量子通信可实现无障碍通信的能力。量子纠缠，是指有共同来源的两个微观粒子不管距离多远，只要一个粒子状态发生变化，另一个粒子状态也会立即发生相应变化。利用量子纠缠效应的跨地域和实时特性，有可能实现跨越遥远距离的军事信息传递。随着量子通讯卫星技术的不断成熟，将构建太空连接地面（水下）光纤量子通信网络，形成天地海（下）一体化的量子通信网络，实现超远距离军事通信的梦想。

四是超穿越性。与现代通信手段不同，由于量子通信的光量子隐态传输与传播媒质无关，因此不会受到阻碍，能够应用于深海军事通信。量子通信的这一特性，将破解岸基与深海之间通信的世界性难题，为远洋深海军事安全通信开辟了一条崭新的途径，将为海军作战提供远程通信能力和实时情报信息，潜艇将可以长时间在海中潜伏或低速航行，可以随时与地面指挥部保持联系、获取战场实时情报信息、实时掌握战场态势、实时自身定位，并可以规避危险航线、躲避攻击。

五是超高效性。全面成熟的量子信息技术，一旦应用于军事领域，将从信息感知、接收、处理、分发、存储和使用各个环节，革命性改变现有指挥信息系统，作战信息实时性、网络互联互通性及安全保密性将不再是难题。其一，利用量子技术研制出量子雷达，能够大大扩展电磁雷达的探测效果和跟踪范围，提升信息感知综合效能。其二，利用量子技术研制出量子卫星，能够大大提高远距离、无障碍的安全军事通信效率。其三，利用量子技术研制出量子计算机，能够大大提高指挥控制效率、武器装备研制效率、军事行动效率。其四，利用量子技术构建军事信息网，能够突破网络宽带、信息传输通道、信息容量的限制，真正实现信息实时共享，将使侦察预警、指挥协同、武器控制、后勤保障等作战活动效能倍增。

变革领域

量子信息技术是当今世界上最具颠覆性的前沿技术之一，已经成为世界主要国家和军队进行高新技术竞争的重要领域。量子技术正在应用于量子模拟机、量子计算机、量子通信、量子密码、量子传感等多个军事领域。而这些领域的高速发展，正在成为世界新军事变革的强大动力。

一是推进探测领域变革。量子探测技术具备突破传统探测技术性能极限的应用潜力，目前各国的研究主要集中在量子雷达、量子导航、量子传感和量子成像等专业领域。量子雷达是将量子探测技术引入经典雷达探测领域，使其具有更高的灵敏度和探测精度、更强的抗干扰和抗欺骗能力和准确探测隐身目标能力。量子导航是将量子探测技术引入陀螺及惯性导航领域，使其具有高精度、小体积、低成本等优势和不依赖卫星的全空域、全时域无缝定位导航新能力。量子传感是将量子叠加的原理作用于传感领域，使传感器具有更高的测量精度。量子成像是利用、控制(或模拟)辐射场的量子涨落来得到物体的图像，使图像获取快速、真实、准确。上述量子信息技术应用于军事领域，将使部署在空间、空中、地（水）面、水下的军事探测、导航、成像系统的性能大幅提升，极大地提高军队情报信息感知、精确导航、准确识别目标能力，为实现快速准确的指挥决策与控制，提供强有力的支撑。

二是推进计算领域变革。量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。它是利用量子叠加原理，基于量子相干性，以远超传统电子计算机的速度实现复杂计算。主要涉及量子模型、量子算法、量子计算机等领域。量子模型是基于量子特性在诸多学科领域里构建的理论模型，使其对该领域的应用进行指导。量子算法是基于量子特性在诸多学科领域里进行的诸如量子粒子群算法、量子遗传算法、量子进化算法、量子蚁群算法、量子质因子分解算法等计算方法。量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。上述量子信息技术应用于军事领域，将大幅提升军队指挥决策系统的功能，提升作战方案的快速生成能力与精准性，提升武器装备研制效率，提升军事行动的高速性、隐蔽性与突然性。

三是推进通信领域变革。量子通信是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式。主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信。量子密码是采用量子力学原理，通过公开的信道在异地用户之间能严格保证分配过程安全的密钥分配方法。由于采用量子态作为密钥，具有不可复制性，因而无破译的可能。量子隐形传态是一种利用分散量子纠缠与一些物理信息的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术。它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息。上述量子信息技术应用于军事领域，将为军事活动搭建全新的信息网络，将使军事信息传输的安全性、保密性、实时性、超远性需求得以实现。

对策建议

目前，我国已经研制出了量子通信卫星、量子计算机、高性能量子雷达、完成了反通信量子试验，在量子信息技术领域与国外处于同一起跑线，在某些技术领域还处于国际领先地位。应对量子信息技术的机遇与挑战，推进量子信息技术的军事化、产业化，已势在必行。应当未雨绸缪，完善规划部署，推动创新发展，在颠覆性技术领域抢占先机和主动，为国防与军队信息化建设、提升打赢未来战争的体系作战能力提供强有力的支撑。

一是制定与实施量子信息技术研发的专项规划。为加快军事化、实用化的量子信息技术创新研发，占领军事信息技术前沿领域制高点，应坚持自主创新与借鉴国外先进方法相结合，积极落实“十三五”科技创新规划和未来5年国家重点战略项目计划，落实军民融合科技创新战略，并制定和推行量子信息技术研发与产业化的专项规划，政府、军队的相关管理部门应在政策、资金等方面给予有力支持。

二是建设军事量子信息网络示范工程。应加大军用量子信息技术的基础理论、应用理论、关键技术和核心设备的研发力度，加快推进军事应用。应进行军事云计算、大数据、物联网、互联网和量子技术结合研究，为军事应用提供相关指导。应把军事量子信息网络示范工程项目作为量子信息技术军事化、产业化的基础，加大投资，积极推动，以点带面，适时推广。

三是积极培养量子信息技术领域的优秀人才。应抓住我国我军大力推动量子信息技术、实现应用领域突破的良机，积极培养量子信息技术领域的优秀人才团队，培养和奖励领军人物，提高量子信息技术创新研发、持续研发能力。

四是采取边研发边应用边提高的方法。应重点突破计算机芯片研制技术瓶颈，深入研究与确定军事量子计算、量子通信、量子武器的作战需求，制定量子信息技术验证标准规范，开发一项、应用一项，验证一项、推广一项，推广一项、提高一项，以确保国防与军队信息化建设实现跨越式发展。

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