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量子技术将如何颠覆未来战争形态—新闻—科学

发布时间:2017-12-03 阅读:

  量子技术将如何颠覆未来的战争形式 - News - Science Net

  2016年8月16日,中国科学家自主研制的世界第一颗量子科学实验卫星“墨子”成功进入轨道,瞄准量子研究前沿三大科学目标,不到一年的时间,量子卫星项目取得重大突破,并提前完成了全部目标。

  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在六月一千公里的量子纠缠分布之后,首次在全球首次介绍了卫星与地面之间的量子密钥分配今年。量子隐形传态,标志着魔族量子卫星预先设定了三大科学目标全部实现。

  目前,量子技术已经开始在音响,通信和计算等领域展现自己的优势。它也可以广泛应用于军事领域,可能会引起战争基因的重大突变。通过技术改造或与其他技术相结合,获胜机制具有深远的影响。

  魔术功能

  量子技术是世界上最具破坏性的前沿技术之一,已经成为世界主要国家高科技竞争的重要领域。

  量子是现代物理学的一个重要概念,是德国物理学家普朗克在1900年首次提出的。简而言之,量子是可以表现一定物理或物理性质的最小单位。在物质的最小单位中,微观粒子如分子,原子和光子都是量子表征。量子具有许多神奇而迷人的特性,如迭加和纠缠,仍然有待解决的科学问题有待解决,但这些惊人的特征导致了量子探测,量子通信,量子计算等技术的应用。

  我们知道,宏观世界服从经典物理定律,粒子的运动,轨迹和位置是确定的,量子世界服从量子物理的定律,粒子的运动状态,轨迹和位置是概率的,迭加状态。量子迭加意味着量子不仅能同时处于不同的状态,而且处于这些状态的迭加状态,即同一时刻可以同时具有多个状态。

  量子迭加特征可以用比喻来形容。假设一辆汽车在道路中间正好向前移动一块石头,不论是从石头的左侧还是从石头的右侧。如果同时设置了多个摄像头记录下此时刻过程的车辆,查看视频后会发现有些摄像头从左侧的石头显示车辆,有的摄像头显示的是从石头的右侧。这在宏观世界简直不可思议,但这是量子在微观世界中所具有的迭加态,即同时会有多种态。

  另外,史上最奇怪,最疯狂,最神奇的量子力学预言是量子纠缠。量子纠缠意味着彼此独立的粒子可以完全纠缠,观察其中一个粒子可以瞬间影响其他粒子,不管它们有多大的距离。即使这两个粒子分别在宇宙的尽头,也可以保持这种默契。如果量子A随机选择左边,那么量子B会选择正确的。任何所谓的心灵感应都不可能比量子纠缠更深。

  正是这些神奇而迷人的特征使得量子技术有了很大的应用前景。随着量子检测,量子通信和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,将研究未来战争的重大影响。

  量子检测

  量子检测主要利用量子纠缠的基本特性来实现目标感知,测距,定位和成像等功能。量子检测技术有潜力突破传统检测技术的性能极限。目前的研究主要集中在量子雷达,量子导航,量子传感和量子成像等领域。

  自20世纪30年代初雷达出现以来,雷达已成为军事侦测的主要手段之一。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照射目标后发射回波,雷达接收到回波信号进行处理,得到目标相关信息。然而,随着集成电子技术的发展,低空低空低空穿透和隐身技术的电子干扰,抗辐射导弹,对现有系统雷达的生存性和探测能力构成了很大的威胁。

  量子雷达是将量子检测技术引入到经典雷达检测领域,解决经典雷达在检测,测量和成像技术上的瓶颈,以提高雷达的整体性能。量子雷达不仅具有较高的灵敏度和检测精度,而且具有较强的抗干扰和抗欺骗能力,为小尺度雷达截面积(RCS)精确检测隐身目标提供了一种新的有效技术途径。

  量子雷达的优点主要表现在以下几个方面。首先,依靠强大的反隐身技术和极长的探测距离,几乎所有的空中目标都有可能逃过量子雷达的探测,从而彻底颠覆了隐身飞机的作战优势。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研究和试验阶段的雏形,虽然在工程上也面临着许多技术问题,但其独特的反隐形目标能力和强大的综合检测能力已经导致所有主要国家在世界上的高度关注。

  量子通信

  量子通信技术是一种利用量子特性,特别是纠缠来传递信息的新型通信方式。这是近20年来发展起来的一个新的交叉学科。它是量子理论与信息论相结合的新的研究领域。它主要涉及量子密码学的密钥分配,量子隐形传态等,近年来已经逐渐从理论到实验,再到实际的发展。中国的月亮量子卫星率先实现了恒星之间的量子密钥分配,量子隐形传态等技术验证目标。

  现代通信在传输模式下分为有线和无线两种通信。最大的缺陷是信息很容易被截获和窃听。其次,现代通信尤其是无线通信信号的稳定性和通信连续性不能得到保证,易受环境因素的影响。第三,经典的信息加密技术面临困难,对称密码体制计算量大,密码传输过程存在安全隐患。非对称密码系统只有计算安全性,并且容易受到未来量子计算机的影响。

  量子通信的优势主要表现在以下几个方面:一是实现无条件安全通信的原则;其次,没有传输延迟的量子通信;第三,量子通信不受双方通信空间环境的影响,隐蔽,可以实现干扰;第四,确保信息安全。

  军事通信的基本要求是可靠,保密,不间断,信息安全是关注的焦点。利用量子技术加密信息是目前最有效的方法之一。量子通信正好满足了这种特性的要求,因此可以用来构建安全隐患的新型军事通信网络。

  量子通信的优势在于它颠覆了传统的保密偷窃技术,使军事通信原则无条件保密。在安全性方面,量子不可分性和不可克隆原理确保了量子通信的发展是不可避免的。而且一劳永逸,完全随机的加密方法使加密的内容不可破解。因此,量子密钥分发技术和曾经的密集加密方法确保了军事通信网络的无条件安全通信和机密性。

  量子通信还可以有效弥补水下通信的不足,为构建隐蔽广泛的军事通信网络提供重要支撑。由于量子通信所需的信噪比在相同条件下比其他通信手段低30-40 dB,因此量子隐形传输通信与传输介质无关,实现隐蔽通信。

  量子计算

  量子计算是利用量子迭加原理,基于量子相干性,远远超越传统电子计算机对复杂技术的速度计算。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实现了真正的并行计算和存储。经典计算是以位(0/1序列)作为信息处理单元的串行操作模式,即一次只能处理一个数据;而量子计算单元是一个量子位,即0和1的迭加量子态可以同时处理0和1,给你真正的并行计算能力。

  中国科技大学郭光灿院士曾经生动地指出,与量子计算机和经典计算机的处理能力的提高相比,量子计算机与现在的计算机和算盘的计算能力的提高相似。量子计算可以用来解决密码分析,天气预报,财务分析等诸多大型,复杂的巨型系统计算问题。

  这场战争也是一个复杂的巨人系统。随着海量的数据支援信息战和联合作战,战争离不开大量的计算。量子计算被用于军事领域,以帮助提高整体的运作效率。例如,它可以提高网空作战能力。量子计算是对现有数学关键系统及其整体颠覆的形成的直接威胁,以打破网空解码技术在网空作战中的瓶颈,全面提升情报获取,分析和对抗能力。

  它也可以提高运营效率。量子计算可以实时分析和处理海量数据,进一步提高预测,规划和评估作战计划的能力,提高作战计划和指挥决策的效率。

  另外还可以提高武器装备研发的效率。量子计算能有效解决高性能,大数据计算的难题,加快导弹攻防系统,大型海空作战武器平台,军用航天装备等复杂武器系统的设计和测试,设备研发的效率,提供更精密,实用的武器装备。

  高级计划

  2017年1月18日,中国月亮量子科学实验卫星顺利完成了轨道试验任务,正式交付用户单位。美国“华尔街日报”发表题为“沉默千年”的文章,中国誓言要发明“创新,并将月球卫星作为中国加强技术创新能力的重要标志。如今,我们的量子卫星科研团队在领导方面取得了新的突破,再次引起了国内外科学界的高度关注。

  目前,中国在量子通信,量子计算,量子检测等领域取得了突破性进展。它与发达国家基本相同,在量子通信领域处于世界领先地位。中国科学院白春丽2017年4月10日透露,中国科学院正在研制中国第一台量子计算机,近年来有望成功研制出科学家已能够单粒子和量子态调节,开始从观察时代转向控制。

  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计划纲要”,将量子通信和世界一体化信息网络列入十大重点推进项目,量子通信的大规模建设与应用。量子通信的安全性和效率以及国家在量子通信领域的逐步发展也使得市场展望量子通信的前景,计划到2020年中国将实现亚洲和欧洲的洲际量子密钥分配到2030年,中国计划建设一个全球化的广域量子通信网络,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,全球首发1000公里宽范围,高可靠性和可扩展的广域光纤量子通信网络,将用于金融,政府等领域的信息传输的远程安全。据介绍,济南市第一个商业量子通信网络量子通信网络近日完成了测试,保密性,安全性,测试编码率都达到了设计目标,整个网络计划正式投入使用。八月底。

  从科学技术和军事转型的角度看,以电子技术为主导的信息技术引发了当前正在深化发展的科学技术革命,孕育了从机械化到信息化的军事变革。信息战的形式正在取代传统的机械化战争,量子技术一旦成功,很有可能取代电子技术,引发新一轮的科技革命,引发战争基因的突变,在未来的战争中胜利机制的深刻变革,促使战争从信息战争转向智慧的战争演变。

  为此,我们要加强对科技的认识和敏感度。我们必须密切关注量子技术的发展和应用。要共同努力,提前谋划,加大投入。推动科技创新战斗力生成模式的转型发展,迎接迎接新的军事变革机遇的挑战,牢牢把握战略主动权。

  (作者:国防大学)

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