量子霸權：中國挑戰美國創新優勢的野心
新美國安全中心（2018.9.12）
https://www.cnas.org/publications/reports/quantum-hegemony
摘要
中國正把自己定位為量子科學強國。過去幾年中國研究人員在基礎研究和量子技術的發展方面取得了持續的進展，包括量子密碼、通信和計算，以及量子雷達、傳感、成像、計量和導航方面。這些突破是長期科研計劃的成功，該計劃在積極培養頂尖人才的同時，也為這一領域投入了大量資金。中國2016年8月發射世界上第一個量子衛星墨子號已經成為其大國崛起的科學象徵。此後中國在量子通信和計算領域啟動了新的國家“重點項目計劃”。
中國領導人認識到量子科學和技術在增強國家實力的經濟和軍事層面上的戰略潛力，並與中國國家戰略目標相互交織，中國的目標不是打算實現真正的顛覆,甚至也不是在戰略性新興技術領域（包括生物技術和人工智能）的所謂源頭創新，
而是要實現不依賴“吸收”外國技術的自主創新。隨著軍民融合成為中國的國家戰略,這些關鍵技術也將用於國防。儘管國際合作可以成為推動全球科學進步的重要組成部分，但由於這些技術相關的敏感性和戰略目標，以及在最壞的情況下國際合作被破壞的可能性，未來“中國製造”的創新可能僅限於中國自身。
中國渴望引領這些新技術伴隨的“第二量子革命”。中國廣泛使用安全的量子密碼和量子通信，旨在創建新的網絡，至少在理論上它們是“不可破解的”。在未來的幾十年裡，量子計算的實現將創造出無與倫比的計算能力，具有影響力的應用程序，包括破解流行的加密類型。雖然中國是後來者，但這種競爭將是一場馬拉松,不是短跑,從長遠來看中國科學家（他們正在接受幾乎無限的資源，並於最近創造了量子糾纏的一個新世界紀錄）可以實現趕超。與此同時中國研究人員聲稱，他們在量子雷達、傳感、成像、計量和導航等領域取得了顯著進展，從而提高了精度和靈敏度。此外量子材料的早期研究，如拓撲絕緣體，可能使信息處理的新範式成為可能。
中國在量子科學方面的進步可能會影響未來的軍事和戰略平衡，甚至可能超越美國傳統的軍事技術優勢。雖然很難預測其實現的軌跡和時間，但這些軍民兩用的量子技術可能會“抵消”美國軍事力量的關鍵支柱，潛在地削弱當今以信息為中心的戰爭方式(以美國模式為代表)的關鍵技術優勢。
隨著中國將其最敏感的軍事、政府和商業通信轉向量子網絡，這種轉變可能會增強信息安全，或許會挫敗美國的網絡間諜和信號情報能力。與此同時，中國向量子密碼學的轉型，可能會確保中國在更遙遠的威脅面前更安全，因為未來的量子計算機可能會利用算法破解流行的各種密碼學。相比之下美國還沒有在大規模地實現這些解決方案，或量子加密的替代方案方面取得進展。
展望未來，如果中國成功成為量子計算的先驅，那麼利用如此巨大的計算能力可以實現戰略優勢，將敏感信息系統置於風險之中。與此同時，量子導航的引入可能使其更獨立於天基系統，而量子雷達、成像和傳感的實現將增強領域意識和目標定位，潛在地削弱美國在隱形技術上的投資，甚至允許跟蹤潛艇。
總之這些進步可以支持中國人民解放軍繼續崛起，成為軍事創新前沿領域的真正競爭對手。美國必須認識到中國在這些技術上的發展，以及它們潛在的軍事和商業應用前景。美國應在現有努力的基礎上，通過增強創新生態系統的活力，繼續保持在量子技術發展方面的領先地位，或至少是主要競爭者。美國必須確保量子科學和技術的基礎和應用研究與開發獲得足夠的持續資金，同時努力吸引和留住頂尖人才。在此過程中，探索公私夥伴關係的新範式也將至關重要。
在繼續探索量子加密的同時，美國政府應該開始評估從目前普遍使用的加密方式向新體制過渡的相關的成本和時間，這可能需要對基礎信息基礎設施進行相當大的改變。國防部(DoD)還應進一步分析現有的量子加密和通信形式對軍事信息系統安全的效用。隨著量子雷達、傳感、成像、計量和導航技術的發展越來越成熟，國防部也應該考慮對這些技術進行進一步的原型設計和試驗。展望未來，儘管第二次量子革命的全面影響仍有待觀察(有些人對此持懷疑態度)，但美國必須利用其在創新方面的現有優勢，減輕這一領域出現技術意外的長期風險。
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