量子技术将如何颠覆未来战争形态

2016年8月16日，中国科学家自主研发的世界第一颗量子科学实验卫星——墨子成功发射进入轨道，瞄准了量子研究的三大科学目标。在不到一年的时间里，量子卫星项目取得了重大突破，提前成功实现了所有预定目标。

近日，在中国科学院新闻发布会上，量子卫星首席科学家潘建伟表示，今年6月实现1000公里量子纠缠分布后，中国在世界上首次成功实现了卫星与地面之间的量子密钥分配和量子隐形传态，标志着墨子量子卫星三大科学目标的全面实现。

目前，量子技术已经开始在探测、通信、计算等领域显示出它的威力。它还可以广泛应用于军事领域，并可能导致战争基因的重大突变。通过技术重组或与其他技术的整合，它将对现代战争形式和获胜机制产生深远的影响。

特色魔术

量子技术是目前世界上最具颠覆性的前沿技术之一，已经成为世界主要国家在高新技术领域竞争的重要领域。

量子是现代物理学中的一个重要概念，由德国物理学家普朗克于1900年首次提出。一般来说，量子是能显示物质或物理量特征的最小单位。就物质的最小单位而言，分子、原子、光子和其他微观粒子都是量子表现。量子具有许多神奇而迷人的特性，如叠加和纠缠，这些仍是有待解决的科学问题，但这些神奇的特性催生了量子探测、量子通信、量子计算等技术的应用领域。

我们知道宏观世界遵循经典物理定律，粒子的运动状态、轨迹和位置都是确定的。量子世界遵循量子物理定律。粒子的运动状态、轨迹和位置是概率性的，具有叠加态。量子叠加意味着量子不仅可以同时处于不同的状态，而且可以处于这些状态的叠加状态，即可以同时具有多个状态。

量子叠加性质可以用图像类比来描述。假设一辆汽车正在向前行驶，在路中间碰巧有一块石头。汽车或者从石头的左侧经过，或者从石头的右侧经过。如果同时设置多个摄像机来记录汽车通过石头的瞬时过程，那么当事后检查视频时，会发现一些摄像机显示汽车通过石头的左侧，而一些摄像机显示汽车通过石头的右侧。这在宏观世界是不可思议的，但这是量子在微观世界中的叠加态，也就是说，它可以同时有多个状态。

此外，历史上最奇怪、最疯狂、最神奇的量子力学预测是量子纠缠。量子纠缠意味着相互独立的粒子可以完全“纠缠”在一起。对一个粒子的观察可以立即影响其他粒子，不管它们相距多远。即使两个粒子在宇宙的两端，它们仍然可以保持这种“默契”——如果量子A随机选择左边，量子B肯定会选择右边。任何所谓的“心灵感应”都不如量子纠缠深刻。

正是这些神奇而迷人的特性使得量子技术具有巨大的应用前景。随着量子探测、量子通信、量子计算等关键技术的不断突破和工程应用，一旦进入军事领域，将对未来战争产生重大影响。

量子检测

量子探测主要利用量子纠缠等基本特性来实现目标的传感、测距、定位和成像功能。量子检测技术有可能突破传统检测技术的性能限制。目前，研究主要集中在量子雷达、量子导航、量子传感和量子成像方面。

自20世纪30年代初雷达问世以来，它已经成为军事探测的主要手段之一。其工作原理是基于经典的电磁理论，即雷达发射的无线电波束在击中目标时会产生回波，雷达在接收到回波信号并进行处理后，可以获得目标的相关信息。然而，随着综合电子技术、电子干扰、反辐射导弹、低空和超低空突防和隐身技术等的发展。，对现有技术系统的雷达生存能力和探测能力构成极大威胁。

量子雷达是将量子探测技术引入经典雷达探测领域，解决经典雷达在探测、测量和成像方面的技术瓶颈，从而提高雷达的综合性能。量子雷达不仅具有较高的灵敏度和探测精度，而且具有较强的抗干扰和抗欺骗能力，为精确探测小雷达截面隐身目标提供了一种新的有效技术途径。

量子雷达的优势如下:第一，依靠强大的反隐身技术和超长的探测距离，几乎所有的空中目标都有可能逃脱不了量子雷达的探测，从而彻底颠覆了隐形飞机的作战优势；其次，在量子雷达的引导下，制导武器可以充分发挥其作战潜力。目前，量子雷达已经进入原型技术原理的研究和测试阶段。尽管它在工程上仍面临许多技术难题，但其独特的反隐身目标能力和强大的综合探测能力已引起世界主要国家的高度重视。

量子通信

量子通信技术是一种利用量子特性，特别是纠缠效应来传输信息的新型通信方法。这是过去20年发展起来的一门新的交叉学科。它是量子理论和信息论相结合的一个新的研究领域。它主要涉及量子密钥分配、量子隐形传态等。近年来，它逐渐从理论走向实验，并发展到实用。中国的墨子量子卫星已经率先实现了星地量子密钥分配、量子隐形传态等技术验证目标。

现代通信在传输方式上分为有线通信和无线通信。它最大的缺陷之一是信息很容易被截取和窃听。第二，现代通信的稳定性和不间断通信，特别是无线通信信号，不能得到保证，并且容易受到环境因素的影响。第三，经典的信息加密技术面临困难。对称加密系统计算量大，但在密码传输过程中存在隐患。非对称加密系统只有计算安全性，易受未来量子计算机的攻击。

量子通信的优点是:首先，它在原理上可以实现无条件安全的通信；第二，量子通信中没有传输延迟。第三，量子通信不受通信双方空间环境的影响，隐蔽性强，可以实现抗干扰。第四，确保信息安全。

军事通信的基本要求是“可靠、保密和不间断”。信息安全是人们关注的焦点。利用量子技术加密信息是目前最有效的方法之一。量子通信正是符合这种特性的要求，因此它可以构建一种新型的安全、隐蔽的军事通信网络。

量子通信的优势在于它颠覆了传统的保密和窃取技术，使军事通信在原则上实现了无条件的安全和保密。在安全性方面，量子不可分性和非克隆性原则使得窃听量子通信不可避免地被发现。然而，完全随机的一次性加密方法使得加密的内容不可破译。因此，量子密钥分发技术和一次性加密方法可以保证军事通信网络的无条件安全通信和保密性。

量子通信还可以有效弥补水下通信的短板，为构建隐蔽性更强、覆盖范围更广的军事通信网络系统提供重要支持。由于量子通信所需的信噪比比同等条件下的其他通信手段低30-40分贝，量子隐形传态通信与传输介质无关，可以实现隐蔽通信。

量子计算

量子计算是一种利用量子叠加原理和量子相干性以远高于传统电子计算机的速度进行复杂计算的技术。它主要涉及量子模型、量子算法、量子计算机等领域。

量子计算的神奇之处在于，它可以真正执行并行计算和存储。经典计算使用比特(0/1序列)作为信息处理单元来实现串行操作模式，即一次只能处理一个数据。然而，量子计算的处理单元是量子比特，即0和1叠加的量子态，它可以同时处理0和1，因此它具有真正的并行计算能力。

中国科技大学的郭广灿院士曾生动地指出:“与经典计算机处理能力的提高相比，量子计算机就像现在计算机和算盘的计算能力的提高一样。”量子计算可以用来解决许多大规模复杂的大系统计算问题，如密码分析、天气预报、金融分析等。

战争也是一个复杂的巨系统。由海量数据支持的信息战和一体化联合作战离不开大量的计算。量子计算应用于军事领域，有助于提高作战效率。例如，它可以提高网络空间的作战能力。量子计算直接威胁并颠覆了现有的基于数学的密钥系统，突破了网络空间操作中密码破解的技术瓶颈，全面提高了信息获取、分析和对抗的能力。

它还可以提高运营效率。量子计算可以实时分析和处理海量数据，进一步提高战争预测、作战计划制定和评估的能力，提高作战计划和指挥决策的效率。

此外，它还可以提高武器装备研发的效率。量子计算可以有效解决高性能、大数据计算的问题，加快导弹攻防系统、大型海空作战武器平台、军事和航天装备等复杂武器系统的设计和测试过程，提高装备研发效率，为未来战争提供更加复杂和实用的武器装备。

提前计划

2017年1月18日，中国“墨子”量子科学实验卫星成功完成在轨测试任务，并正式交付用户单位使用。美国《华尔街日报》发表了一篇题为《沉默1000年后，中国誓要重返发明创新之巅》的文章，并将墨子卫星视为中国推动科技创新能力的重要标志。现在，我国的量子卫星科研团队取得了全新的突破，再次引起了国内外科技界的高度关注。

目前，中国在量子通信、量子计算和量子探测领域取得了突破性进展。中国与发达国家的差距不大，中国基本上处于同一起跑线上。中国甚至在量子通信领域处于世界领先地位。中国科学院院长白春礼在2017年4月10日透露，中国科学院正在开发中国第一台量子计算机，预计这款计算机将在最近几年成功开发。科学家已经能够调节单个粒子和量子态，并且已经开始从“观察时代”走向“调节时代”。

2016年3月，国务院发布了《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》，将量子通信和天地一体化信息网络列为十大重点推广项目。这将极大地促进量子通信的大规模建设和应用。量子通信的安全性和高效性，以及国家在量子通信领域的逐步进步，也使得市场对量子通信的前景充满了期待。中国计划到2020年实现亚欧之间的洲际量子密钥分配。中国计划到2030年建立一个全球广域量子通信网络。初步建成的“京沪干线”连接北京、济南、合肥和上海，全长2025公里。它是世界上第一个1000公里级、高度可靠和可扩展的广域光纤量子通信网络，将用于金融和*领域的数据和信息的远程和安全传输。据悉，第一个商用量子通信专用网——济南党政机关量子通信专用网，近日已完成测试。保密性、安全性和比特率的测试都达到了设计目标。整个网络计划在8月底投入运行。

从科技和军事变革的角度来看，以电子技术为主导的信息技术引发了一场新的科技革命，这场科技革命仍在不断深化发展，并催生了一场从机械化到信息化的军事革命，取代了传统的机械化战争形式。然而，一旦量子技术获得成功，它就有可能取代电子技术，引领新一轮科技革命，引发战争基因突变，深刻改变未来战争的制胜机制，推动战争形态从信息战向智能战演变。

为此，我们必须提高对科技的认识和敏感性，密切关注量子技术的发展和应用，提前统筹规划，不断加大投入，通过科技创新促进战斗力生成方式的转变和发展，赢得应对新军事革命挑战的第一次机遇，牢牢把握战略主动权。

(作者:国防大学)