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(shè)計，再到高精尖儀器研發(fā)推進(jìn)，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(jìn)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(lǐng)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(guān)注，但是我們只關(guān)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(jìn)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(guān)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(yùn)用量子計算已然逐步成為可能。進(jìn)入21世紀(jì)以來，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(lǐng)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(luò)架構(gòu)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？

01

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(xué)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(jìn)，計算力的發(fā)展卻難以滿足人們建設(shè)需求，因此，各國科學(xué)家和數(shù)學(xué)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(shè)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(xué)的發(fā)展進(jìn)步，人們開始嘗試量子計算在計算機(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(guān)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(jìn)入21世紀(jì)以來，科羅拉多州國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的一個團(tuán)隊推出了第一臺通用可編程量子計算機(jī)，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(jī)，量子計算效能再一次實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

與此同時，2019年末，谷歌公司研究團(tuán)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(jī)作為實現(xiàn)量子計算的關(guān)鍵手段，是各國正在是正在研發(fā)中的新型計算機(jī)，量子計算依靠其強(qiáng)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(jìn)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(yùn)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(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(qiáng)大的多模態(tài)模型，將顛覆科技界已有對人工智能的認(rèn)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(jī)所表現(xiàn)出的算力也越來越難以滿足前沿科技領(lǐng)域研究的需求，量子計算機(jī)的提出和建設(shè)，成為科技發(fā)展的必由之路。

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

基于量子計算所研制的量子計算機(jī)，其使用量子比特計算，計算單元可以打開，關(guān)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(qiáng)大的功能，使量子計算機(jī)在算力上相較于傳統(tǒng)計算機(jī)“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(jī)已然成為未來發(fā)展前沿科技的重要技術(shù)之一，因為量子計算強(qiáng)大的功能，人們開始嘗試其在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗。

據(jù)悉，各國軍事部門正在著力建設(shè)量子衛(wèi)星、量子雷達(dá)、量子計算機(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，且由于量子計算所具備龐大的戰(zhàn)爭潛力，量子計算機(jī)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(jī)是最直接的應(yīng)用手段。美國國家科學(xué)院給出這樣的說法，“量子計算機(jī)是唯一已知的計算模型，它可以提供比當(dāng)今計算機(jī)更快的指數(shù)級速度?！绷孔佑嬎銠C(jī)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?qū)Υ饲閳笮畔⑦M(jìn)行破解分析，對對存儲在加密媒體上的機(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(yù)計要在2030年加密量子計算機(jī)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(yīng)用程序進(jìn)入目標(biāo)的開路者。

量子計算在目前研究和開發(fā)階段測試過程當(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算方法，其在關(guān)鍵核心實施所采用的設(shè)備當(dāng)中卻用途廣泛，在此基礎(chǔ)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(fēng)險，還將為后續(xù)量子層次的進(jìn)攻打開缺口。因此，量子計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)。

總的來說，量子計算在未來軍事實踐當(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(jìn)行信息編碼和處理的技術(shù)，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(guān)科技產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

截至目前，量子計算研究已然成為世界各國關(guān)注和研究的重點內(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的高度關(guān)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(shù)也深受人們關(guān)注。國防科學(xué)委員會更是做出這樣的判斷，“量子傳感、量子計算機(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，并將對國防科技發(fā)展帶來巨大的影響?！?/p>

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(yùn)行，從而確保軍事行動開展順利進(jìn)行。

此外，量子傳感技術(shù)在情報、監(jiān)聽和偵察領(lǐng)域大有可為，在未來發(fā)展中也將成為量子技術(shù)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(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，為軍事行動開展提供更廣闊的空間。

如今看來，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(shè)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(rèn)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(jìn)各方面的建設(shè)。