《量子力学的武器化：未来战争中的量子技术》美国陆军60页技术报告

2022 年 10 月 10 日 专知

摘要

历史已经表明，新技术可以大大改变战争的面貌。

今天，经历了第四次工业革命所带来的创新速度和技术的出现，甚至关于战争性质的经典克劳塞维茨理论也会受到质疑。

预计美国将在量子计算领域拥有早期优势。然而，中国也在探索量子技术的应用，并且已经在量子通信领域超过了美国。因此，认识到量子技术及其应用的重要性，发展其整合，并理解美国《2018年国防战略》（NDS 2018）中奠定的战略背景，在作战艺术的范式下考虑量子技术是非常必要的。

量子技术是一项新兴技术，有可能重塑世界，并挑起一场新的军备竞赛。鉴于我们正处于量子技术的早期阶段，存在这种技术为美国和她的盟友提供对对手的优势的可能性，本专著分析了量子技术并研究了它在未来战争中的潜在重要性。

简介

阿瑟-赫尔曼，"赢得量子计算的竞赛"

想象一下，一台计算机可以在不到一眨眼的时间内解决当今最快的超级计算机无法开始解锁的数学问题。想象一下，一项技术可以让观察者看穿墙壁，或者看到世界上最黑暗的海洋深处。想象一下，一种技术可以建立基本上无法破解的全球网络，同时使对手最秘密的数据瞬间透明。

所有这些都是量子计算机和量子技术的特点，它将在未来几十年，甚至几个世纪内定义全球信息技术的未来。它代表了现代历史上任何一场深刻的革命，而我们正站在它的边缘，它的所有前景--以及它的危险。

约翰-冯-诺伊曼，《扰乱宇宙》（Disturbing the Universe）

我正在思考比炸弹更重要的东西。我在思考计算机。

历史已经表明，新技术可以大大改变战争的面貌。1939年，一艘德国潜艇在英国南海岸附近的英吉利海峡被俘后，英国情报人员缴获了一台德国英尼码编码机。在波兰密码学家的帮助下，英国专家制造了一台破译机，使他们能够破译德国的信息，从而使盟国在整个第二次世界大战期间在战术和行动上获得了巨大的情报优势。

1938年，德国化学家意外地发现了核裂变。由于担心纳粹德国会开发出原子弹，美国政府启动了曼哈顿计划。这个项目的目的是制造一颗原子弹，以应对纳粹德国制造类似炸弹的威胁。虽然德国在六年的战争后向盟国投降，但太平洋地区的对日战争仍在继续。日本在广岛和长崎的两颗原子弹爆炸后才投降，结束了第二次世界大战。

英格玛和曼哈顿计划都是政府的秘密项目，都有一个刻意的目的，都有科学家、数学家、物理学家和军方的大规模合作努力。英尼码的破译对战争的进行产生了重大影响，而曼哈顿计划则强烈地影响了战争的结果，并诱发了更广泛的战略影响，这些影响至今仍然存在。

今天，经历了创新的速度和第四次工业革命所带来的技术的出现，关于战争性质的经典克劳塞维茨理论受到了前所未有的质疑。目前，商业公司正在与重要的大学研究团队合作，研究量子技术的潜力。量子技术应用的一个最重要的例子是量子计算。

摩尔定律指出，计算机的处理能力将每两年翻一番。然而，根据物理学标准教科书《量子计算和量子信息》的作者迈克尔-A-尼尔森和艾萨克-L-庄的说法，处理能力的增长正在放缓，摩尔定律预计将在2020年左右结束。因此，Nielsen和Chuang建议，"对于摩尔定律最终失效所带来的问题，一个可能的解决方案是转向一个不同的计算范式。量子计算理论提供了这样一种范式，它是基于使用量子力学，而不是经典物理学的想法"。

尽管今天的量子计算机还不能与传统计算机竞争，但量子专家预计，量子计算机将在2025年至2030年之间通过 "量子至上 "的节点。初步迹象表明，量子计算机有可能搜索大量的数据，并比经典计算机更快地解决问题。此外，量子计算机可以打破密码系统，促进人工智能（AI），并确保通信安全。

预计美国将在量子计算领域拥有早期优势。行业领先的公司，如谷歌、微软和IBM，至少在不久的将来应该继续在美国发展这一概念。然而，中国也在探索量子技术的应用，并且已经在量子通信领域超过了美国。

美国《2018年国防战略》（NDS 2018）指出，"必须跟上进入门槛较低的行为体新技术的高速发展。"NDS 2018指出，"新的商业技术将改变社会，最终改变战争的特征。许多技术发展将来自于商业部门，这意味着国家竞争者和非国家行为者也将有机会获得这些技术，这一事实有可能侵蚀美国已经习惯的常规超强对抗。"

因此，认识到量子技术及其应用的重要性，发展其整合，并理解NDS 2018中奠定的战略背景，必须在作战艺术的范式下考虑量子技术。量子技术是一种新兴技术，有可能重塑世界，并挑起一场新的军备竞赛。鉴于量子技术的早期阶段以及这种技术优势对对手的潜在重要性，本专著分析了量子技术并研究了其在未来战争中的潜在重要性。

该专著分为五章。第一章列出了关于量子技术的主要内容。第二章将重点讨论量子技术的当代应用和趋势，以建立一个全面的量子技术及其潜力的观点。第三章将解释研究方法。专著的第四章继续介绍了三个场景来说明量子技术在未来战争中的应用，最后以第五章结束。