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yobo体育网页版-app下载—量子盘算及其在军事上的应用

来源:yobo体育网页版点击: 发布时间:2022-04-07 20:12
本文摘要:关键词:军事应用; 国家计划; 量子霸权量子技术的整合现在是武装队伍最令人期待的进步之一,但其准确影响仍难以预测。虽然经济应用和广泛使用还需要几年的时间,但毫无疑问,当它们大规模使用时它们会发生破坏性影响。2018年5月,英特尔技术公司的量子盘算卖力人提出,“如果10年后我们拥有一台具有几千个量子比特的量子盘算机,那肯定会像第一个微处置惩罚器那样改变世界”。

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关键词:军事应用; 国家计划; 量子霸权量子技术的整合现在是武装队伍最令人期待的进步之一,但其准确影响仍难以预测。虽然经济应用和广泛使用还需要几年的时间,但毫无疑问,当它们大规模使用时它们会发生破坏性影响。2018年5月,英特尔技术公司的量子盘算卖力人提出,“如果10年后我们拥有一台具有几千个量子比特的量子盘算机,那肯定会像第一个微处置惩罚器那样改变世界”。(量子或量子比特,是量子盘算机中的基本信息单元,类似于尺度盘算机中的bit),预计量子技术最终会对军事气力发生深远的影响。

潜在的军事应用量子信息科学领域正在发生多种与防御相关的新应用,这些应用通常在单一的“量子”下组合在一起,但值得独立思量。量子密钥分配(QKD)、量子密码分析和量子传感都有望以差别的方式显着影响一个国家的战略宁静。

例如,QKD为防御者提供近期优势以确保他们的通信宁静,而量子密码分析自己具有攻击性能力,只管这种能力正以较慢的速度成熟。广义量子盘算将提供许多其他可能性,但它们在现阶段太不确定,无法对其二阶效应举行协调分析。量子加密的最常见形式是在宁静通信会话的启动期间使用光子的量子“叠加”来传输加密密钥(即,QKD)。

凭据海森堡的不确定性原理,光子的准确状态是不确定的,直到它们被隔离和丈量 - 然后它们才会体现出特定的极化状态。由于拦截(或“窃听”)量子比特的历程不行逆转地改变了它,QKD提供了一种有价值的方法来相识通信是否被截获和检查(例如,通过“中间人”攻击)。

这类似于使用防窜改信封通过尺度邮政网络发送信件。QKD技术适用于现有的加密通信系统,量子密码分析是指量子盘算用于解密编码消息的详细应用。

当前的加密尺度主要依赖于数学算法来编码数据,这些算法在任何合理的时间段内都是有效的。例如,美国军用级、高级加密尺度256位加密理论上需要数十亿年才气使现代盘算机通过强力方法破解代码(即所有可能解决方案的“重复试验”)。

然而,量子盘算机最终将能够用替代方法替换用于处置惩罚这种庞大数学问题的顺序试错方法,以同时思量许多可能性。量子密码分析的前景如此诱人,以至于一些国家已经开始收集加密的外国通信,期望他们未来能够从该数据中提取有价值的秘密。当量子密码分析确实可用时,它将通过使广播(或截获的)通信对解密开放而显着影响国际关系。对于那些广泛依赖加密来保证军事行动、外交通信或其他敏感数据的国家来说,这可能是一个分水岭事件。

2018年9月,美国公布了国家量子信息科学战略,将量子传感界说为“使用量子力学来提高丈量的基本准确性和/或实现传感器和丈量的新体制或模式”。这种新能力将提供显着的军事优势。英国国防科学专家委员会强调了革新的重力传感器(量子重力仪)的潜在重要性,它可以探测潜水下的移动物体,如潜艇。使用量子技术丈量磁场微小变化的超导磁力计也可用于定位敌方潜艇,而量子雷达可用于探测甚至低可观察的飞机(所谓的隐身飞机)。

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正如英国国防科学与技术实验室所说,“预计将启用新的军事突破性技术(例如,新型通信或雷达模式)”。量子技术已经成为与原子钟小型化相关的生长的一部门,这对于定位、导航和授时目的很是有用。

量子盘算可能会提供其他破坏性的应用法式,只管在研究和开发阶段预测未来会有什么发现或友好气力或对手如何使用它们还为时过早。量子盘算不会完全取代基于晶体管和硅微芯片的经典盘算方法。相反,量子盘算最好被设想为一种替代的、互补的、甚至是协同的技术,能够解决当前盘算机无法解决的一些问题,但这些问题很可能也会相对无效,或者只是稍微好一点,以解决其他问题。

现在的盘算机优于其中。国家计划一些国家正在鼎力大举投资量子研究以获得经济和军事优势。量子盘算的双重用途意味着私营公司和大学也将在发现和改编这些新技术方面发挥关键作用。

在2018年3月向英国下议院科学和技术委员会提交的文件中,物理研究所声称“英国需要通过深化学术界和工业界之间的联系,并使用相关的工业优势,将其强大的研究基地转变为商业产物。”。一个民族国家可以在多大水平上调动资源来优先生长军事用途,这可能是这场新技术竞赛的决议性优势。

中国是量子研究和开发的早期向导者。在2016年,中国开始努力实现在量子技术的重大突破,并在同一年它推出了世界上第一个量子通信卫星,2017年发射的墨子(Micius)卫星现已乐成完成从中国兴隆和奥地利格拉茨的轨道到地面站的QKD。

2017年,中国还建设了北京和上海之间的第一条远程地面量子通信链路。这些科学成就代表了具有里程碑意义的举措,可以确保中国政府通信免受外国视察 - 至少在量子后密码分析成为功效现实之前。

中国计划在安徽省合肥市投资100亿美元的量子信息科学国家实验室,将引领国家推动量子盘算和传感。美国是实现防御量子应用的另一个可能的向导者。自2016年以来,政府已经资助了凌驾2亿美元的量子研究,2018年,能源部和国家科学基金会再投入2.5亿美元,通过两到五年的拨款奖励来支持量子传感,盘算和通信。在武装队伍中,美国陆军研究办公室资助了大量的量子盘算研究,而美国空军将其视为信息和太空战的厘革技术。

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但更为相关的可能是谷歌、IBM、英特尔和微软等私营公司,这些公司近十年来一直从事量子研究。总的来说,欧洲国家也在鼎力大举投资并取得重大希望。

欧盟委员会的量子技术旗舰计划将在十年内成为大规模的研究计划,规模为10亿欧元(11亿美元)。它旨在关注量子技术的四个主要领域:通信、盘算、模拟和传感。2013年,英国政府宣布为自己的国家量子技术计划投资2.7亿英镑(合4.22亿美元),该计划旨在“建立一个连贯的政府、工业和学术量子技术社区”,而且量子技术是在2018年底,英国议会观察的主题。法国总统马克龙于2018年5月与澳大利亚其时的总理马尔科姆·特恩布尔签署了一份体谅备忘录,两国合资开发和商业化量子硅集成电路。

该合资企业将联合澳大利亚硅量子盘算公司和法国研究机构Commissariatàl'énergieatomiqueetauxénergies的努力。最后,在2018年9月,德国宣布了2018 - 22年期间价值6.5亿欧元(7.71亿美元)的量子技术研究新资金。

俄罗斯也在俄罗斯量子中心投资量子盘算,但它并未答应与其他国家相同的资源水平,而且仍然落伍于中国和美国。这可能部门与20世纪90年月以来俄罗斯科研能力的整体下降有关。然而,据报道,总统普京已将国家研发支出(R&D)提高到俄罗斯海内生产总值的1%,其中1870亿卢比(30亿美元)专门用于2018年的基础科学研发。只管如此,最近量子信息的突破科学并非由俄罗斯研究人员推动,正如美国声称对与中国日益增长的“量子差距”的关注所讲明的那样,并未对俄罗斯在这一领域的威胁给予类似的关注。

量子霸权“量子霸权”一词指的是量子盘算机执行超出当今最强大的传统超级盘算性能力的任务的能力。谷歌在2018年宣布推出72比特的处置惩罚器 - 凌驾IBM50个量子比特的记载 - 并表现其新芯片可能在一年内实现量子优势。但重要的不仅仅是量子比特的数量; 相反,种种因素的组合 - 包罗量子电路的“深度”,或者在错误激增之前它可以执行几多逻辑运算 - 会影响IBM研究人员称之为“量子体积”的真实盘算能力。

英特尔认为,量子技术很是庞大,需要大量时间来完善商业应用。同样值得思量的是量子技术对地缘政治可能意味着什么。值得关注的是,量子技术的泛起只会加剧各国之间的数字鸿沟,并加剧宁静差距。

例如,量子密码分析在理论上可以是一个很好的平衡器,但实际上它只能供有能力运营所需资产的富足先进国家使用。如果少数国家能够通过QKD或后量子加密算法强制对手的通信透明度并掩护自己,那么霸权关系可能会连续存在。对于大规模数据处置惩罚而言,这同样适用于为技术先进的国家提供实时智能和运营优势。相反,随着时间的推移,量子技术的生长和广泛流传可能会降低某些权力的比力优势。

如果每个政府都能保证其通信,以前所未有的规模和速度处置惩罚情报数据,并在空中或海底探测外国军事资产,则可能会视察到平整效应。在这个阶段可以肯定的是,技术上量子霸权是不行制止的,量子技术的破坏性影响可能会导致各国改变其防御姿态。


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