解析量子計(jì)算在未來(lái)軍事實(shí)踐變革中的潛力價(jià)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(shè)計(jì)，再到高精尖儀器研發(fā)推進(jìn)，都需要無(wú)比驚人的計(jì)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(jìn)步的阻礙之一，為打破算力限制帶來(lái)的數(shù)字屏障，人們將目光投向未知的領(lǐng)域，逐步摸索出了滿足人類算力需求的偉大征途——量子計(jì)算。 近日GPT-4隆重推出，其吸引了整個(gè)科技界的關(guān)注，但是我們只關(guān)注人工智能帶來(lái)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(jìn)的必然趨勢(shì)。

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

01

科技前沿——淺析量子計(jì)算發(fā)展沿革

人類文明史發(fā)展至今，數(shù)學(xué)所發(fā)揮的作用非同一般，計(jì)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?cè)诟黜?xiàng)科技發(fā)展中對(duì)于計(jì)算力的需求也與日俱增。不過(guò)隨著需求快速推進(jìn)，計(jì)算力的發(fā)展卻難以滿足人們建設(shè)需求，因此，各國(guó)科學(xué)家和數(shù)學(xué)家開(kāi)始尋求新的突破口。

量子計(jì)算最早出現(xiàn)于1981年波士頓麻省理工會(huì)議，討論的目的是研究推出有效快速的計(jì)算方法，但這一設(shè)想太過(guò)超前，且科技條件阻礙重重，難以實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)步，人們開(kāi)始嘗試量子計(jì)算在計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用，并且陸續(xù)推出了基于量子力學(xué)圖靈機(jī)模型的計(jì)算模型。

在彼得·肖爾開(kāi)發(fā)的肖爾算法問(wèn)世之后，量子計(jì)算迎來(lái)了一個(gè)關(guān)鍵的里程碑式的偉大突破，量子計(jì)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(jì)算效能，使得計(jì)算力能夠滿足更廣泛的問(wèn)題、更高的算力需求。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，科羅拉多州國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)推出了第一臺(tái)通用可編程量子計(jì)算機(jī)，正式開(kāi)啟量子計(jì)算時(shí)代。往后推近十年，量子計(jì)算迎來(lái)的全新的發(fā)展基于，IBM推出了首個(gè)可用于商業(yè)的集成量子計(jì)算系統(tǒng)，之后IBM又推出一個(gè)新開(kāi)發(fā)的53量子位量子計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算效能再一次實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

與此同時(shí)，2019年末，谷歌公司研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的一篇論文聲稱已經(jīng)在量子計(jì)算上取得新的突破。目前，量子計(jì)算機(jī)作為實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵手段，是各國(guó)正在是正在研發(fā)中的新型計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算依靠其強(qiáng)大的并行計(jì)算能力，將再次推動(dòng)新一輪的信息科技革命。

新興的量子計(jì)算時(shí)代將帶來(lái)許多突破，這一場(chǎng)屬于量子計(jì)算的革命將提高處理效率，解決內(nèi)在的量子問(wèn)題。各國(guó)也在持續(xù)推進(jìn)量子計(jì)算研究，力求早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算，其對(duì)于世界各國(guó)在金融、航天、軍事、通信、市場(chǎng)運(yùn)行以及國(guó)家信息安全都具有重要戰(zhàn)略意義。

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

02

軍事變革——量子計(jì)算所帶來(lái)的全新定義

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

就在GPT-4大火的同時(shí)，其所暴露的問(wèn)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(duì)這一短板，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所表現(xiàn)出的算力也越來(lái)越難以滿足前沿科技領(lǐng)域研究的需求，量子計(jì)算機(jī)的提出和建設(shè)，成為科技發(fā)展的必由之路。

量子計(jì)算是指使用亞原子粒子的物理學(xué)領(lǐng)域來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的并行計(jì)算，區(qū)別于當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中簡(jiǎn)單的晶體管，能夠執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，表現(xiàn)出更強(qiáng)大的計(jì)算力。

基于量子計(jì)算所研制的量子計(jì)算機(jī)，其使用量子比特計(jì)算，計(jì)算單元可以打開(kāi)，關(guān)閉或之間的任何值，因?yàn)榱孔颖忍鼐佑谥虚g態(tài)的能力，這一特點(diǎn)為計(jì)算方程增加了強(qiáng)大的功能，使量子計(jì)算機(jī)在算力上相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)“0”、“1”碼計(jì)算更勝一籌。

雖然量子計(jì)算剛剛起步，但是量子計(jì)算機(jī)已然成為未來(lái)發(fā)展前沿科技的重要技術(shù)之一，因?yàn)榱孔佑?jì)算強(qiáng)大的功能，人們開(kāi)始嘗試其在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗(yàn)。

據(jù)悉，各國(guó)軍事部門正在著力建設(shè)量子衛(wèi)星、量子雷達(dá)、量子計(jì)算機(jī)、量子定位系統(tǒng)為代表的高精尖量子軍事武器裝備技術(shù)，并且已經(jīng)獲得了突破性進(jìn)展，初步形成戰(zhàn)斗力，且由于量子計(jì)算所具備龐大的戰(zhàn)爭(zhēng)潛力，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為世界大國(guó)重點(diǎn)發(fā)展研究的對(duì)象。

量子計(jì)算在軍事實(shí)踐發(fā)展道路中，量子計(jì)算機(jī)是最直接的應(yīng)用手段。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院給出這樣的說(shuō)法，“量子計(jì)算機(jī)是唯一已知的計(jì)算模型，它可以提供比當(dāng)今計(jì)算機(jī)更快的指數(shù)級(jí)速度?！绷孔佑?jì)算機(jī)龐大的計(jì)算力，讓世人為之著迷。

針對(duì)于此，量子計(jì)算在情報(bào)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(kù)中提取有效信息之后，量子計(jì)算能夠?qū)Υ饲閳?bào)信息進(jìn)行破解分析，對(duì)對(duì)存儲(chǔ)在加密媒體上的機(jī)密或受控非機(jī)密信息進(jìn)行解密。

當(dāng)然不僅在解密上量子計(jì)算大有可為，其還可以反過(guò)為開(kāi)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(shí)現(xiàn)，預(yù)計(jì)要在2030年加密量子計(jì)算機(jī)才能與我們見(jiàn)面。

此外，量子計(jì)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(yīng)用程序進(jìn)入目標(biāo)的開(kāi)路者。

量子計(jì)算在目前研究和開(kāi)發(fā)階段測(cè)試過(guò)程當(dāng)中，已然被發(fā)現(xiàn)具備區(qū)別于晶體管和硅微芯片的計(jì)算方法，其在關(guān)鍵核心實(shí)施所采用的設(shè)備當(dāng)中卻用途廣泛，在此基礎(chǔ)上針對(duì)硬件層次實(shí)施提供量子計(jì)算的條件，不僅會(huì)帶來(lái)重大的信息泄露風(fēng)險(xiǎn)，還將為后續(xù)量子層次的進(jìn)攻打開(kāi)缺口。因此，量子計(jì)算很可能成為一種替代的、互補(bǔ)的、協(xié)同作戰(zhàn)的輔助技術(shù)。

總的來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算在未來(lái)軍事實(shí)踐當(dāng)中，不僅在量子密碼分析領(lǐng)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(shí)現(xiàn)和人工智能效能的發(fā)揮。

03

三大方向——從量子計(jì)算說(shuō)開(kāi)來(lái)去

量子計(jì)算作為利用量子疊加、量子糾纏等資源進(jìn)行信息編碼和處理的技術(shù)，已被證明在若干問(wèn)題上具有相對(duì)于經(jīng)典計(jì)算的極大優(yōu)勢(shì)，在實(shí)用化后將對(duì)信息及相關(guān)科技產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

截至目前，量子計(jì)算研究已然成為世界各國(guó)關(guān)注和研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一，其所具備的強(qiáng)大的軍事應(yīng)用潛力也吸引了世界大國(guó)的高度關(guān)注。

除了量子計(jì)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(shù)也深受人們關(guān)注。國(guó)防科學(xué)委員會(huì)更是做出這樣的判斷，“量子傳感、量子計(jì)算機(jī)和量子通信將成為量子技術(shù)發(fā)展的三大主要內(nèi)容，并將對(duì)國(guó)防科技發(fā)展帶來(lái)巨大的影響。”

量子傳感作為目前運(yùn)用于軍事最為成熟的一門技術(shù)，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(dǎo)航和定時(shí)選項(xiàng)，有效解決了GPS被降級(jí)或拒絕的糟糕局面，使得各系統(tǒng)以繼續(xù)有效運(yùn)行，從而確保軍事行動(dòng)開(kāi)展順利進(jìn)行。

此外，量子傳感技術(shù)在情報(bào)、監(jiān)聽(tīng)和偵察領(lǐng)域大有可為，在未來(lái)發(fā)展中也將成為量子技術(shù)的重點(diǎn)研究方向之一。

除此之外，便是量子通信的軍事價(jià)值評(píng)估。目前，量子通信正處于一個(gè)新的發(fā)展階段，其在建設(shè)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(qiáng)化這一個(gè)成體系化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能夠進(jìn)一步擴(kuò)大其作用范圍輻射能力，為軍事行動(dòng)開(kāi)展提供更廣闊的空間。

如今看來(lái)，量子技術(shù)已然成為21世紀(jì)里與人工智能、6G技術(shù)和軍事元宇宙前沿科技相提并論的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一，雖然我們目前以這幾項(xiàng)高新科技所帶來(lái)的巨大商業(yè)價(jià)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(jià)值。

在量子計(jì)算完成成熟性建設(shè)與實(shí)踐之后，其在軍事實(shí)踐上所帶來(lái)的巨大變革將徹底顛覆我們傳統(tǒng)的認(rèn)知，這要求我們必須時(shí)刻緊扣時(shí)代發(fā)展的主體，把握前沿科技發(fā)展動(dòng)力，從而促進(jìn)各方面的建設(shè)。