解析量子計算在未來軍事實踐變革中的潛力價值

從衛(wèi)星馳騁浩瀚宇宙的星圖軌跡，到深入海洋的儀器設計，再到高精尖儀器研發(fā)推進，都需要無比驚人的計算量。 隨著人類科技的快速發(fā)展，狂飆的算力需求逐步成為掣肘人類科技文明進步的阻礙之一，為打破算力限制帶來的數(shù)字屏障，人們將目光投向未知的領域，逐步摸索出了滿足人類算力需求的偉大征途——量子計算。 近日GPT-4隆重推出，其吸引了整個科技界的關注，但是我們只關注人工智能帶來的科技變革未免表現(xiàn)得有些狹隘，將目光投向浩瀚宇宙，是人類文明史向前推進的必然趨勢。

量子計算的概念自問世以來，便飽受世界各國科研部門高度關注，所投入的人力物力財力精力與日俱增，在堅持不懈的努力下，掌握并運用量子計算已然逐步成為可能。進入21世紀以來，各類高新科技快速發(fā)展，從6G技術到軍事元宇宙的快速發(fā)展，再到人工智能引領的科技浪潮推動之下，軍事科技發(fā)展也迎來了新一輪革命。 量子計算也同樣如此，不僅在科技前沿占領高地，其對于軍事科技實踐發(fā)展也同樣占據(jù)舉足輕重的地位，對于軍事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡架構以及大數(shù)據(jù)情報分析體系等內(nèi)容具有重要價值和作用。那么，量子計算在軍事變革實踐道路中究竟有著怎樣的體現(xiàn)呢？其對于未來軍事變革又有著怎樣的價值呢？

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科技前沿——淺析量子計算發(fā)展沿革

人類文明史發(fā)展至今，數(shù)學所發(fā)揮的作用非同一般，計算在人類生活中的方方面面都占據(jù)舉足輕重的地位，人們在各項科技發(fā)展中對于計算力的需求也與日俱增。不過隨著需求快速推進，計算力的發(fā)展卻難以滿足人們建設需求，因此，各國科學家和數(shù)學家開始尋求新的突破口。

量子計算最早出現(xiàn)于1981年波士頓麻省理工會議，討論的目的是研究推出有效快速的計算方法，但這一設想太過超前，且科技條件阻礙重重，難以實現(xiàn)。隨著計算物理學的發(fā)展進步，人們開始嘗試量子計算在計算機上的應用，并且陸續(xù)推出了基于量子力學圖靈機模型的計算模型。

在彼得·肖爾開發(fā)的肖爾算法問世之后，量子計算迎來了一個關鍵的里程碑式的偉大突破，量子計算首次能夠以更高的速度分解大整數(shù)，也可以破解許多密碼系統(tǒng)，大幅度提升計算效能，使得計算力能夠滿足更廣泛的問題、更高的算力需求。

進入21世紀以來，科羅拉多州國家標準與技術研究所的一個團隊推出了第一臺通用可編程量子計算機，正式開啟量子計算時代。往后推近十年，量子計算迎來的全新的發(fā)展基于，IBM推出了首個可用于商業(yè)的集成量子計算系統(tǒng)，之后IBM又推出一個新開發(fā)的53量子位量子計算機，量子計算效能再一次實現(xiàn)質的飛躍。

與此同時，2019年末，谷歌公司研究團隊發(fā)表的一篇論文聲稱已經(jīng)在量子計算上取得新的突破。目前，量子計算機作為實現(xiàn)量子計算的關鍵手段，是各國正在是正在研發(fā)中的新型計算機，量子計算依靠其強大的并行計算能力，將再次推動新一輪的信息科技革命。

新興的量子計算時代將帶來許多突破，這一場屬于量子計算的革命將提高處理效率，解決內(nèi)在的量子問題。各國也在持續(xù)推進量子計算研究，力求早日實現(xiàn)大規(guī)模量子計算，其對于世界各國在金融、航天、軍事、通信、市場運行以及國家信息安全都具有重要戰(zhàn)略意義。

那么，量子計算在我們所關注的軍事發(fā)展領域究竟有著怎樣的意義呢？其在軍事實踐變革當中又有著那些具體表現(xiàn)呢？

02

軍事變革——量子計算所帶來的全新定義

近日，GPT-4深夜發(fā)布，其被稱為是最強大的多模態(tài)模型，將顛覆科技界已有對人工智能的認知。

就在GPT-4大火的同時，其所暴露的問題也隨之凸顯在世人眼前，即人工智能難以滿足龐大的算力需求，而針對這一短板，傳統(tǒng)計算機所表現(xiàn)出的算力也越來越難以滿足前沿科技領域研究的需求，量子計算機的提出和建設，成為科技發(fā)展的必由之路。

量子計算是指使用亞原子粒子的物理學領域來執(zhí)行復雜的并行計算，區(qū)別于當今計算機系統(tǒng)中簡單的晶體管，能夠執(zhí)行復雜的計算任務，表現(xiàn)出更強大的計算力。

基于量子計算所研制的量子計算機，其使用量子比特計算，計算單元可以打開，關閉或之間的任何值，因為量子比特居于中間態(tài)的能力，這一特點為計算方程增加了強大的功能，使量子計算機在算力上相較于傳統(tǒng)計算機“0”、“1”碼計算更勝一籌。

雖然量子計算剛剛起步，但是量子計算機已然成為未來發(fā)展前沿科技的重要技術之一，因為量子計算強大的功能，人們開始嘗試其在軍工領域的應用和試驗。

據(jù)悉，各國軍事部門正在著力建設量子衛(wèi)星、量子雷達、量子計算機、量子定位系統(tǒng)為代表的高精尖量子軍事武器裝備技術，并且已經(jīng)獲得了突破性進展，初步形成戰(zhàn)斗力，且由于量子計算所具備龐大的戰(zhàn)爭潛力，量子計算機已經(jīng)成為世界大國重點發(fā)展研究的對象。

量子計算在軍事實踐發(fā)展道路中，量子計算機是最直接的應用手段。美國國家科學院給出這樣的說法，“量子計算機是唯一已知的計算模型，它可以提供比當今計算機更快的指數(shù)級速度。”量子計算機龐大的計算力，讓世人為之著迷。

針對于此，量子計算在情報分析部門將有著用武之地，其能夠與人工智能相互配合，在人工智能完成從浩如煙海的龐雜數(shù)據(jù)庫中提取有效信息之后，量子計算能夠對此情報信息進行破解分析，對對存儲在加密媒體上的機密或受控非機密信息進行解密。

當然不僅在解密上量子計算大有可為，其還可以反過為開啟一種全新的加密方式，但是以目前的科技水平依然難以實現(xiàn)，預計要在2030年加密量子計算機才能與我們見面。

此外，量子計算還將成為一種重要的輔助手段，其可以作為提供其他具有破壞性應用程序進入目標的開路者。

量子計算在目前研究和開發(fā)階段測試過程當中，已然被發(fā)現(xiàn)具備區(qū)別于晶體管和硅微芯片的計算方法，其在關鍵核心實施所采用的設備當中卻用途廣泛，在此基礎上針對硬件層次實施提供量子計算的條件，不僅會帶來重大的信息泄露風險，還將為后續(xù)量子層次的進攻打開缺口。因此，量子計算很可能成為一種替代的、互補的、協(xié)同作戰(zhàn)的輔助技術。

總的來說，量子計算在未來軍事實踐當中，不僅在量子密碼分析領域大有可為，其還可以作為一種極為有效的輔助手段，幫助通信的實現(xiàn)和人工智能效能的發(fā)揮。

03

三大方向——從量子計算說開來去

量子計算作為利用量子疊加、量子糾纏等資源進行信息編碼和處理的技術，已被證明在若干問題上具有相對于經(jīng)典計算的極大優(yōu)勢，在實用化后將對信息及相關科技產(chǎn)生深遠影響。

截至目前，量子計算研究已然成為世界各國關注和研究的重點內(nèi)容之一，其所具備的強大的軍事應用潛力也吸引了世界大國的高度關注。

除了量子計算引用前景廣泛，量子通信、量子傳感以及量子衛(wèi)星等技術也深受人們關注。國防科學委員會更是做出這樣的判斷，“量子傳感、量子計算機和量子通信將成為量子技術發(fā)展的三大主要內(nèi)容，并將對國防科技發(fā)展帶來巨大的影響?！?/p>

量子傳感作為目前運用于軍事最為成熟的一門技術，其不僅能夠大幅度提升軍事能力的感知性，還可以提供替代的定位、導航和定時選項，有效解決了GPS被降級或拒絕的糟糕局面，使得各系統(tǒng)以繼續(xù)有效運行，從而確保軍事行動開展順利進行。

此外，量子傳感技術在情報、監(jiān)聽和偵察領域大有可為，在未來發(fā)展中也將成為量子技術的重點研究方向之一。

除此之外，便是量子通信的軍事價值評估。目前，量子通信正處于一個新的發(fā)展階段，其在建設與傳感器、互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星通信之間的有效鏈接之后，將發(fā)揮巨大的作用，不僅能夠強化這一個成體系化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能夠進一步擴大其作用范圍輻射能力，為軍事行動開展提供更廣闊的空間。

如今看來，量子技術已然成為21世紀里與人工智能、6G技術和軍事元宇宙前沿科技相提并論的重點研究內(nèi)容之一，雖然我們目前以這幾項高新科技所帶來的巨大商業(yè)價值而感到著迷，但是不可忽視其本身背后存在的巨大軍事潛力與價值。

在量子計算完成成熟性建設與實踐之后，其在軍事實踐上所帶來的巨大變革將徹底顛覆我們傳統(tǒng)的認知，這要求我們必須時刻緊扣時代發(fā)展的主體，把握前沿科技發(fā)展動力，從而促進各方面的建設。