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随着量子技术的出现,美国和中国正在竞相实现量子霸权并利用量子计算强大的防御、建模和网络安全潜力。

Allison Westervelt, 2022 年 7 月 6 日

美国和中国正在竞相争夺量子技术新领域的霸主地位。鉴于量子技术在军事、安全和科学领域的巨大潜力,一旦落后都将可能会带来国家安全风险,这促使他们投资于这项快速发展的技术。现在,美国和中国都是该领域的领导者,取得了令人瞩目的成就,并赞助了关于量子技术的首要研究机构。

量子计算是一项强大的新技术,它利用量子力学来解决传统计算机无法解决的复杂问题。现代计算机一次只能进行一项计算,而量子计算机可以同时执行多项计算,这使得量子计算机比当今最先进的超级计算机快 1.58 亿倍。

量子计算机的额外计算能力在国防、建模和网络安全领域提供了许多额外的好处。例如,量子计算机可以为金融投资组合提供增强的建模场景,为药物研究创建准确的生化反应模拟,在没有 GPS 信号的情况下揭示隐藏的潜艇和引导装置,并且使机密信息得以安全传输。

然而,虽然量子计算可以保护传输的信息免受黑客攻击,但它对尚未投资开发该技术的国家构成了危险。例如,它可以被当作武器去解密那些使用传统加密方法所传输的消息,使对手能够获得有关外国情报和军事行动的关键信息。

随着中国很早就认识到了量子技术的潜力,美国和其他国家目前正在迎头赶上。中国政府早在 2016 年就希望通过投资量子技术研究成为该领域的国际领导者,而美国直到 2018 年才实施其国家量子计划。作为 2016 年发布的“十三五”规划的一部分,中国宣布将量子通信和计算作为政府创新战略的优先领域,并于2017年宣布计划投资100亿美元建设量子信息科学国家实验室。

中国的量子技术政策使其一跃成为量子通信领域的佼佼者,因为它在 2016 年成为第一个发射量子卫星的国家,该卫星可以进行完全安全的远程信息传输。2019 年,中国建立了一个综合量子通信网络,将两颗卫星连接到地面光缆,进一步扩大了这一成就。

2018 年,美国政府通过了国家量子计划,制定了一项国家计划,提供 12 亿美元的资金来发展量子计算,并为政府机构制定了鼓励该领域研究的框架。作为国家量子计划的一部分,美国能源部拨款 6.25 亿美元,用于在 2020-2025 年间建立量子信息研究中心。

美国总统乔·拜登(Joe Biden)于 2022 年 5 月签署了一份关于“提升美国在量子计算领域的领导地位,同时降低易受攻击的密码系统的风险”的国家安全备忘录(NSM),以此表明他致力于进一步推进美国的量子能力的承诺,目的是提升美国在量子信息科学领域的领导地位,并减轻量子计算对美国安全构成的威胁。作为多年努力的一部分,NSM为美国政府机构提供了一项战略,以将易受攻击的密码系统改成安全的量子密码系统。

除美国和中国外,澳大利亚、加拿大、印度、日本、新加坡、俄罗斯、英国以及包括法国、德国和奥地利在内的多个欧盟国家已经制定或正在制定国家量子计算战略。

即使有这么多国家努力提高他们的量子计算能力,世界距离用量子技术取代传统技术还有很长的路要走。虽然专家早在 80 年代就假设量子计算将成为未来的技术,但由于它的脆弱性和成本,量子计算机在很大程度上仍处于试验阶段。除了非常昂贵之外,量子计算机必须在精确的环境条件下以完全正确的温度运行,否则将会表现不稳定并发生故障。但鉴于它的潜力,这么多的国家渴望利用量子计算的力量也就不足为奇了。

图片:北京,2016 年 12 月 9 日拍摄的合成照片显示了量子卫星墨子号与位于中国西南部西藏自治区阿里的量子隐形传态实验平台之间建立的星地链路。经过四个月的在轨测试,世界上第一颗量子卫星“墨子号”于周三投入使用。中国于 2016 年 8 月 16 日发射了这颗卫星。它被命名为墨子号,取自公元前五世纪时的一位中国哲学家和科学家。 © IMAGO/新华社
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