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量子计算:“最强大脑”或将扮演未来战争“狠角色”


来源:中国军网

随着量子信息技术越来越广泛地应用于军事领域,掌握了量子技术的军队,可在战争爆发时巧用技术代差“致盲”对手,达到出奇制胜的战略目的。《解放军报》刊文指出,作为人类未来的&ldqu

随着量子信息技术越来越广泛地应用于军事领域,掌握了量子技术的军队,可在战争爆发时巧用技术代差“致盲”对手,达到出奇制胜的战略目的。《解放军报》刊文指出,作为人类未来的“最强大脑”,量子信息技术,将在信息计算、密码安全、高速通信、生物医学、气象模拟和智能传感等领域发挥重要作用,或将扮演未来战争“颠覆者”角色。

国防科技大学自主创新团队技术人员在观察物理现象。记者冯凯旋摄(资料图)

量子计算:未来战争“颠覆者”

■张文张乃千苏传宸

2016年1月18日,世界上第一颗空间量子科学实验卫星墨子号完成在轨测试任务,正式交付用户单位使用。不久前,英国萨塞克斯大学声称设计了一份大型量子计算机的技术蓝图……作为人类未来的“最强大脑”,量子学科不同于人们熟知的经典物理学,以量子力学为理论基础发展而来的量子信息技术,将在信息计算、密码安全、高速通信、生物医学、气象模拟和智能传感等领域发挥重要作用。

电子计算迎来“新浪潮”

自1946年世界上第一台计算机诞生以来,人类战争形态迅速实现了由机械化战争向信息化战争转变。但随着电子信息技术的进一步发展,摩尔定律提出的“每18个月计算能力翻倍”将在未来20年之内达到极限,电子计算的瓶颈愈发凸显。为避免电子计算发展能力“枯竭”,世界各军事大国都相继开展新一代计算技术的探索工作,其中最为耀眼的“明珠”当属量子计算。

量子计算的存储能力惊人,一枚由250个原子构成的量子存储器,可存储的数据量将达到2的250次方,其数量比宇宙中已知的全部原子数目还要多。最新一代量子计算机可以使用1000个量子比特位,相当于是“1000进制”的计算机。

美国国防部高级研究计划局专门制定了“量子信息科学和技术发展规划”和研发量子芯片的“微型曼哈顿”计划,加速推进量子信息技术的实际应用。此外,法、德、日、瑞典等国军队也相继制定并实施了一系列发展量子信息技术的计划。我国科学家在世界上首次实现的对光晶格中超冷原子自旋比特纠缠态的操纵,向基于超冷原子的可扩展量子计算迈出了重要一步。

量子加密解密“有绝招”

密码是确保信息安全的重要手段,更是各国政府和军队信息对抗的焦点。现代密码学使用的加密算法,通过密钥来改变和伪装信息数据并进行还原。然而,传统加密算法都是可以破解的,即使是再复杂的密钥也可以利用高速计算机找到答案。这种加密算法已成为高悬在信息安全上方的“达摩克利斯之剑”,时刻威胁着国防、金融等领域安全。

理论上,使用量子密钥加密的通信系统不可能出现盗听现象,因为量子通信提供了一种不可截获和破译的绝对安全新型密码体制。量子保密通信利用量子叠加原理,将量子的多个分身作为安全通信的密钥,一旦该密钥被窃听或测量,量子的其他分身态会随即消失。窃听者的存在会引入额外误码,信息发送方和接收方都可以迅速测量到这一变化,从而中断该次密钥传输,有效抵抗针对密码系统的截取重发攻击,具有极高的密码安全性。

量子计算不仅可以确保自身通信安全,更可用来轻松破解现有密码体系。计算机技术的快速发展,使得密码破译的难度逐渐降低,尤其是利用了并行性原理的量子计算,可快速破译以因式分解算法为基础的密码体系。据估算,采用了“量子搜寻算法”的量子计算机,破解密码时间仅仅只有不到4分钟,而电子计算机则需要1000年。

 

驶入战场信息“高速路”

作为量子计算又一重要应用领域,量子通信是将量子比特用作信息传输载体的新型通信技术,具有信息存储容量大、安全性高、传输速度快等突出特点。可充分满足未来一体化联合作战需求,实现各战场空间和军兵种高效互联互通,将在战场安全密钥、数据加密、信息隐藏和身份认证等领域得到广泛应用。

与传统通信技术相比,量子通信与传播介质无关,可在诸如深海等特殊环境下实现远距离通信。更为重要的是,量子通信信道容量大、通信速率高、隐态传输安全性好,可充分满足战场条件下对保密通信的迫切需求,将直接驶入战场信息“高速路”。

当前,军用量子通信系统已经初现端倪。通过与地面的光纤量子通信网络协同工作,多颗组网量子通信卫星将构建空间广域量子保密通信网络。未来,量子通信技术将构建跨区域范围甚至是全球范围的量子通信网络系统,并具有极高的通信安全保障。

构建智能作战“大舞台”

随着世界新军事革命的蓬勃发展,军事物联网和各类信息终端将成为信息化军队作战和指挥神经中枢。同时,战场侦察、指挥协同、目标预警、装备操控和后勤保障都离不开战场智能系统的有效支持。由量子纠缠和叠加特性发展而来的量子雷达、量子传感等全新技术,将有助于实现全天候、反隐身和抗干扰作战,构建起未来智能作战“大舞台”。

在微观世界中,有共同来源的两个微粒之间也存在着相互纠缠的关系。利用量子纠缠理论,量子雷达可将量子信息调制到雷达信号中,灵敏度远高于传统雷达,是未来战场洞察各类隐形目标的“顺风耳”。利用量子光场实现高分辨率成像的量子成像技术,可在没有目标的光路上得到探测目标的图像,在战场上具有巨大的应用前景。作为感知战场环境的新型“听诊器”,量子信号对环境变化具有极高的敏感性,利用该技术发展的量子传感为提高测量精度提供了新的应用方案。

此外,由于量子技术强大的计算能力,将在战场人工智能、军事网络大数据、战场气象预报和智能作战装备学习中发挥重要作用,是当之无愧的未来战争“颠覆者”。可以说,只有正确面对量子技术带来的机遇与挑战,牢牢抓住下一代战争的变革主因素,才能在未来战争中占据先机和主动。

 

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中国已部署量子计算机等重大项目 国家人工智能创新发展规划将很快出台

国际在线报道(记者柳青):中国科技部部长万钢11日表示,中国要面向2030年部署一批与国家战略长远发展和人民生活紧密相关的重大科技项目和重大工程,包括量子通信和量子计算机、网络空间安全、天地一体化信息网络和大数据等重大项目,并且正在起草中国人工智能创新发展规划,预期全国“两会”后很快出台。

科技部部万钢11日在十二届全国人大五次会议记者会上表示,按照《国家创新驱动发展战略纲要》和国家“十三五”规划纲要的要求,中国要面向2030年部署一批与国家战略长远发展和人民生活紧密相关的重大科技项目和重大工程。万钢表示,科技创新2030重大项目和2006年开始实施的国家科技重大专项将形成一个系统布局:“在电子信息领域,2006年开始实施的重大专项有核心器件、高端芯片和基础软件、极大规模集成电路、新一代无线宽带移动通信。这一次面向2030年,我们又部署了量子通信和量子计算机、网络空间安全、天地一体化信息网络和大数据四个重大项目。在先进制造领域,有高端数控机床、大飞机两个重大专项,这次又部署了航空发动机和燃气轮机、智能制造和机器人、重点新材料三个重大项目。”

万钢表示,科技创新2030重大项目中,航空发动机和燃气轮机专项已经启动,深海空间站、天地一体信息网络、量子通信和量子计算机、脑科学与类脑研究等重大项目实施方案编制都已经开始,预计两年当中这些重大项目都要启动实施。

今年,人工智能首次被写入《政府工作报告》,引起高度关注。万钢表示,科技部通过一系列科技计划,积极推动人工智能技术发展。在关键技术攻关方面,重点支持了智能计算机系统、智能机器人、自动信息处理、智能交通、智能电网、智慧城市等方面的项目。万钢透露,中国正在编制人工智能创新发展规划,预计在两会后出台:“我们正在集聚科技界的专家、企业界的专家和创新型企业,包括一些年轻的创业者共同制定一个人工智能创新发展的规划。这个规划要推动人工智能在经济方面的应用,在社会民生、环保事业方面的应用和在国家安全等方面的应用。同时,国家还要打好基础,中央财政将设立一个专项,主要是在基础研究、核心关键、共性技术上下力。”

万钢表示,针对人工智能领域发展的新形势,下一步要在深度学习关键技术、跨界融合的信息技术、人机协同的操作和控制,群体智能和开放等方面加强研究。

今年的政府工作报告提到,落实科研经费和项目管理制度改革,让科研人员不再为杂事、琐事分心。万钢表示,科研经费改革是国家科技计划体制改革的重要组成部分,要给予科研项目承担单位更大的自主权,进一步减轻科研人员在项目经费预算和财务管理方面的负担。万钢说,改革还要求对科研项目经费进行规范管理,强调法人责任,减少检查评审:“科研人员认为繁事琐事多,还有一个检查多、评审多的原因。这是由于分头管理造成的。我们在整个管理措施上,每年减少检查次数,减少检查项目比例,加强通过统筹协调来改进检查方法,共享检查结果,减轻科研单位和科研人员的负担。总的来说,今后的做法就是在服务上做加法,在检查上做减法,在管理方面更多赋予高校、院所自主权。”

 

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科技巨头谷歌:量子计算机将在5年内实现商用化

近日,谷歌量子AI实验室科学家在《自然》杂志上发表文章指出:量子计算领域即将迎来历史性的里程碑,小型的量子计算机会在5年内逐渐兴起。

据第一财经日报3月9日消息,3月3日,谷歌量子AI实验室三名科学家MasoudMohseni、PeterRead和HartmutNeven在《自然》杂志上发表文章指出:“量子计算领域即将迎来历史性的里程碑——量子至上。虽然现在仍然不知道与应用相关的算法是否能够很快提升计算速度,但是只要量子计算的硬件,也就是量子计算机性能足够强大,我们就能够测试并且发展新的算法。”

根据谷歌的定义,终极量子计算机将能够容忍噪音和错误,而且原则上能够处理任何问题。理论上讲,它们需要更强大的处理器,能够包容更多的量子比特,而且为了达到纠错功能,还需要机器冗余,不过要实现这样的技术至少还要等上10年左右。

对于量子计算机的商业化前景,谷歌表示:“对于量子计算的保守估计,投资者预计只能在长期获得回报。尽管如此,我们依然认为,随着小型的量子计算机会在5年内逐渐兴起,短期的回报仍然是有可能的,虽然这些设备无法实现完全的纠错功能。”

通常而言,一项新技术的商业化会通过三种方式:增加收入、减少成本和降低基础设施建设投资。在数字时代,推出一项新科技的影响是会呈现指数级的,即使是提高1%的生产力,也能够为企业创造出巨大的收益增长,无论是从用户数量还是收入的角度,这就是所谓的“光环效应”。不过,这需要以差距较小的竞争、公开透明和有效的市场为基础。

量子技术泰斗级人物、日内瓦大学量子科学家NicolasGisin教授表示:“在量子计算机的商业化进程中,最初的采用者将会受到最大好处。受制于技术壁垒,后来进入的参与者会难以达到同样水平的技术产品和服务。”他表示,量子算法的程序非常难写,企业需要时间来定制新的算法。对于这种颠覆性技术敞开大门的永远是信息密集的高度数字化的市场,而最先使用量子技术的也是对变量极度敏感的行业,比如金融服务业、健康医疗业、物流业和数据分析机构。

我们通常所说的“量子技术”一般指的是量子信息技术,这是一门由量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科,主要包括量子通信和量子计算两大领域。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信的技术等。而量子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。

实际上,量子计算的商业应用已近悄然开启。IBM本月6日宣布:今年将推出全球第一个商业化量子计算云服务——IBM Q。这是全球第一个收费的量子计算云服务系统。IBM表示,未来新系统可以为全球的研究人员服务,处理传统电脑无法解决的复杂计算,成为未来培育量子计算市场的关键。

根据咨询公司Gartner预测,全球公有云服务市场将从2016年的2092亿美元增至2017年的2468亿美元,增幅高达18%。也有行业专家表示,到2021年,全球云计算服务市场规模有望达到3910亿美元。(来源:中国证券网)

延伸阅读:

量子计算机:

传统计算机使用比特0和1来处理信息,但量子计算机则利用了“量子叠加”这一“秘密武器”,量子比特在同一时间可以为0、1或这两者。研究人员认为,这一核心差异最终或许能使量子计算机的处理能力超越传统计算机的极限。

[责任编辑:叶绍明]

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