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中文译文：CRS：国防入门：量子技术 3页

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页数：3页

时间：2024-08-19

金币：15

上传者：人情世故
https://crsreports.congress.gov
防御入门：量子技术
2024 年 8 月 14 日更新
量子技术将量子物理原理转化为技术应用。总体而言，
量子技术尚未成熟；但它对未来的军事传感、加密和通
信以及国会监督、授权和拨款都会产生重大影响。
量子技术的关键概念
量子应用依赖于一些关键概念，包括叠加、量子比特
（量子位）和纠缠。叠加是指量子系统同时存在两种或
两种以上状态的能力。量子比特是一种利用叠加原理编
码信息的计算单元。(经典计算机用比特编码信息，比
特可以代表 0 或 1 的二进制状态，而量子计算机用量子
比特编码信息，每个量子比特可以同时代表 0、1 或 0
和 1 的组合。因此，每增加一个量子比特，量子计算机
的功率就会呈指数级增长）。
美国国家科学院（NAS）将
纠缠
定义为一种特性，即
“一个系统中的两个或多个量子对象可以内在地联系在
一起，从而对其中一个对象的测量决定了对另一个对象
的可能测量结果，无论这两个对象相距多远”。纠缠是
量子技术许多潜在军事应用的基础。然而，由于量子态
的脆弱性，叠加和纠缠都难以维持，微小的移动、温度
变化或其他环境因素都会破坏量子态。
量子技术的军事应用
国防科学委员会 (DSB) 是国防部 (DOD) 的一个独立科
学顾问委员会，该委员会得出结论，量子技术的三种应
用对国防部最有前景：量子传感、量子计算机和量子通
信。DSB 得出的结论是，量子雷达假设能够识别物体
（包括低可观测或隐形飞机）的性能特征（例如雷达截
面、速度））但 “不会为国防部提供升级能力”。
量子传感
量子传感在传感器中使用量子物理学原理。据 DSB 称，
这是量子技术最成熟的军事应用，目前 “已准备好用于
任务”。量子传感可以增强军事能力。例如，它可以提
供替代的定位、导航和定时选项，理论上可以让军队
在全球定位系统性能下降或被全球定位系统拒之门外
的环境中继续全力作战。
此外，量子传感器还有可能用于情报、监视和侦察
（ISR）。成功开发和部署此类传感器可显著提高潜艇
探测能力，进而削弱海基核威慑力量的生存能力。量
子传感器还能使军事人员探测地下结构或核材料，因
为它们预计 “对环境干扰极为敏感”。量子传感器的灵
敏度同样有可能使军队探测到电磁辐射，从而增强电
子战能力，并有可能协助定位隐蔽的敌方部队。
量子计算机
据美国国家科学院称，“量子计算机是目前已知的唯一
一种计算模式，可以比当今的计算机提供指数级的速
度”。虽然量子计算机还处于相对早期的发展阶段，但
其进步——其中许多是由商业部门推动的——可能会
对人工智能（AI）、加密和其他学科的未来产生影响。
例如，一些分析家认为，量子计算机可以推动机器学习
（人工智能的一个子领域）的进步。这种进步可以促进
模式识别和基于机器的目标识别的改进。这反过来又能
促进开发更精确的致命自主武器系统，或无需人工控制
或远程操作就能选择和攻击目标的武器。人工智能支持
的量子计算机有可能与量子传感器配对使用，进一步增
强军事 ISR 应用。
此外，量子计算机有可能解密存储在加密媒体上的机密
信息或受控非机密信息，使对手能够获取有关美国军事
或情报行动的敏感信息。一些分析家指出，要破解当前
的加密方法，可能需要在量子计算方面取得重大进展。
他们估计，要破解目前的加密方法，需要一台拥有约
2000 万量子比特的量子计算机；然而，目前最先进的
量子计算机一般不超过 1088 个量子比特。
量子计算机的实际应用可能只有在错误率得到改善以及
新的量子算法、软件工具和硬件得到开发之后才能实现。
正如美国国家科学院所指出的，“虽然不能保证[这些技
术挑战]一定会被克服”，但一些分析家认为，能够破解
当前加密方法的初始量子计算机原型可在 2030 年至
2040 年的时间框架内开发出来。因此，美国国家科学
资源描述：

这篇文档是关于量子技术在军事领域的应用的报告，由美国国会研究服务部（CRS）的分析师Kelley M. Sayler撰写。报告更新于2024年8月14日，讨论了量子技术的基本概念、潜在的军事应用、以及相关的政策和立法活动。

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