美国军方投资量子技术 优化国防战略
其实,美国军方过去几十年来一直在研究量子技术,并且获得最多研发经费,最早可追溯到1950年代,应用包含远程导航、隐身(stealth)技术和情报。事实上,量子技术已经由美国防科学委员会(Defense Science Board;DBS)采纳,由科学顾问组成,为新武器和技术的科学研究提供建议。
除了国防科学委员会外,美政府也通过多项立法推动军方量子研究。例如, 2019年国防授权法案(National Defense Authorization Act)第234条指示国防部长通过国防部研究工程副部长(Under-Secretary of Defense for Research and Engineering)与私营部门和其他政府团体合作,建立量子技术研究和开发计划。2020年授权法案第220条要求国防部制定使用量子技术的道德准则,并对量子人才进行规划,以及减少任何可能因使用量子技术而产生的网络安全风险。同时,国防科学委员会将量子技术三项具体应用于军事方面:量子传感、量子计算和量子通讯。
量子传感与隐身技术
量子传感可用于偏远的地区使用GPS和其他导航工具,也可用于检测电磁辐射,增强军队的电子作战(Electronic warfare)能力。根据美国海军研究所(US Naval Institute)量子传感可以提升潜水艇探测技术,特别是隐身潜艇和其探测物体的能力,将高于过去的雷达技术。2018年,中国电子科技集团(China Electronics Technology Group)公布了原型装置,据说可以探测到飞行中的隐形飞机。
国防科技大厂洛克希德马丁(Lockheed Martin)提议使用量子罗盘(Quantum Compass),改善导航能力,供美国海军使用。这种量子罗盘由具「氮-空缺中心」(Nitrogen-vacancy center) 原子缺陷的微型合成钻石制成,当激光照射时,发出的光强度将根据周围的磁场而变化。利用地球的磁场,这种光的变化可以用来提升导航能力,特别是在极其偏远的地方。
量子计算与武器
美国军方也在研究利用量子计算机及算法以精进军事武器完全自动化,以闪电般的速度解出极其困难的数学和运算问题。量子计算机还能有效运行模拟。军方可以利用这些模拟来演练军事部署、可能的战略和其他情况,以制定更好的战略。
量子通讯与信息加密
量子通讯是对军事应用最重要的部分,尤其着重于加密。其中,量子密钥分配(Quantum Key Distribution;QKD),其工作原理是两个人共用一个加密密钥,他们都可以使用密钥来解锁信息。加密技术可以保护军事资料和战略,避免资料外泄,还可以确定是否有人试图入侵加密信息。
目前美国还没有公开是否会发射自己的量子卫星,不过在2021年6月,美国宣布与英国、日本、加拿大、意大利、比利时和奥地利联手开发卫星量子加密网络。美国军方将继续利用量子技术来增强优势。只要量子物理学不断进步,军方就会紧随其后,想出不同的潜在应用。
