量子信息技术对军事领域的主要影响

陈健 班飞虎

恩格斯曾指出：“一旦技术上的进步可以用于军事目的并且已经用于军事目的，它们便立刻几乎强制地，而且往往是违反指挥官意志地引起作战方式上的改变甚至变革。”克劳塞维茨也曾说过：“要想通晓战争，必须审视一下每个特定时代的主要特征。”当前，随着量子信息技术的快速发展及其在军事领域的逐步应用，不断引发和推动新军事革命及战争形态演变，受到世界各国高度关注，成为主要军事国家的发展重点。例如，早在2007年，美国国防高级研究计划局（DARPA）就将量子科技作为核心技术基础列入其战略规划，并在2015年设定的战略投资领域中将量子物理学列为三大前沿技术之一，尤其是DARPA启动的“微型曼哈顿计划”，将研究量子芯片提升到与研制原子弹同等重要的高度。美国国防部“2013年—2017年科技发展五年计划”将量子信息和量子调控列为美国军方六大颠覆性基础研究领域之一，认为其未来将对美军战略需求和军事行动产生深远影响。

量子计算技术的主要影响

量子计算利用量子态叠加原理和量子纠缠特性，具有经典计算机无法比拟的高速处理、高保密存储量子信息及并行计算等功能优势，是顺应未来战场需要的新一代高性能计算机。战争作为复杂巨系统，以海量数据为支撑的信息化战争和一体化联合作战，时刻离不开海量计算，使得量子计算在军事领域具有十分广阔的应用前景。对此，量子计算能够满足海量信息存储与处理、武器装备研制、战场态势分析与数据传输、信息安全、重大科学问题研究对计算速度的现实需求，为军事复杂问题提供高效解决方案。

在武器装备研制方面，量子计算可以有效解决高性能、大数据计算问题，加快导弹攻防系统、大型海空作战武器平台、军事航天装备等复杂武器系统的设计和试验进程，大幅提升武器装备研发效率，有效支撑先进武器装备研制需求，为未来战争提供更加尖端、实用的武器装备。

在作战指挥方面，随着量子计算能力与人工智能、大数据分析等技术相结合，可以对战场海量数据进行实时分析处理，快速实现战场限制条件下高精度的全局最优解析，形成战场威胁的实时性评估。按照作战取胜概率提供决策方案排序，作为指挥员下达指令决策的依据，可进一步提升战争预测、作战方案制订与评估等能力，在作战规划、指挥决策、后装保障等方面发挥巨大作用。

在信息安全方面，用量子搜寻算法攻击现有密码体系，经典计算机需要1000年的运算量，量子计算机只需不到4分钟的时间，其强大的并行处理能力使现有RSA公开密钥体系无密可保，这对基于经典保密系统领域的军事信息安全构成了根本性威胁。此外，基于量子力学的测不准原理，量子计算技术将提供一种理论上绝对安全的量子密钥分配方案，为军事信息安全提供强大支撑。

在此方面，美國出于国家安全利益的紧迫需求，将高性能计算能力与核能力同时列入重点发展规划，同时将量子计算技术规划为确保核武器安全和可靠性的重要手段。2016年初，美国情报高级研究计划局宣布启动量子逻辑芯片项目，这种硬件产品是研制通用型量子计算机的关键，如果该技术取得突破，理论上可以制造出量子比特可扩展的计算系统。

量子计算可以为军事复杂问题提供高效解决方案

量子通信技术的主要影响

现代军事通信在传输方式上主要分为有线通信和无线通信两种，其安全保密性能不强，存在被窃取、被干扰的安全隐患，但军事通信的最基本要求就是“可靠、保密、不间断”，信息安全是关注的焦点。在此，使用量子信息技术进行加密是最有效的方法之一，量子通信完全符合这样的特性要求。

量子通信技术是利用量子纠缠效应等特性进行信息传递的一种新型通信方式，是21世纪发展起来的新型交叉学科，近年来已经逐步从理论走向实用，并向军事领域发展。量子通信的主要优势在于，它颠覆了传统的保密与窃密技术，使军事通信在原理上实现无条件安全和保密。通过用量子态来作为信息加密和解密的密钥，使得任何想测算破译密钥的人都会因改变量子态而无法得到有用的信息，并留下痕迹而被合法用户所发现，从而保证传输信息的无条件安全，做到真正的“守口如瓶”。而一次一密、完全随机的加密方式，令加密内容不可破译。因此，量子密钥分配技术和一次一密的加密方式，可以确保军事通信网络的无条件安全通信和保密。量子通信还可有效弥补水下通信短板，为构建隐蔽性更强、覆盖面更广的军事通信网络体系提供重大支撑。由于量子通信所需的信噪比同等条件下比其他通信手段低30～40分贝，量子隐形传态通信与传输介质无关，故可实现隐蔽通信。

未来战场没有前方后方之分，通过特定的量子通信、量子密码等技术，可以打造高效、安全、隐蔽的新型军事通信网络，将武器装备、敌我识别、锁定攻击等构成一体化作战模式，让指挥官一目了然地掌握全局并做出正确决策。例如，在特定方向对敌攻击时，各军种之间有了量子信息组网之后，信息传输安全性将得到可靠保证，同时能够增强作战协同性，进而更好地整合力量对敌军实施快速有效打击;量子通信技术的隐蔽性也十分有助力提升水下综合作战能力，从理论上讲可以较好地应用于深海和远洋通信，目前已有相关实验予以证实。一旦水下通信问题得到解决，会极大改变海上作战样式，“海狼群”将成为现实，航母战斗群或将面临巨大威胁。

量子雷达技术的主要影响

量子雷达是量子度量学的一个重要研究方向，其本质是将光量子作为光频电磁波微观粒子对目标进行探测，利用它不同于常规雷达电磁波的物理特性，增强雷达对目标的检测性能，提高测距、测角分辨率及成像分辨率，同时提高雷达的抗干扰和抗欺骗能力，能够很好解决经典雷达在探测、测量和成像等方面的技术瓶颈。因此，量子雷达以其优越的电子对抗性能，受到各国军方的持续关注。

量子通信技术是利用量子纠缠效应等特性进行信息传递的一种新型通信方式

量子雷达具有自身明显优势，一方面是体积小、功耗低、抗干扰能力强，不易被敌方电子侦察设备发现，并易于成像;另一方面，依靠强大的反隐身技术和极远的探测距离，有可能使绝大多数空中目标都逃不过量子雷达的探测，从而彻底颠覆隐身飞机的作战优势。因此，量子雷达可以在舰船、潜艇、雷达站、车辆、战斗机、预警机等海陆空平台上实现应用，有效扩展武器平台的探测距离，并且能够在夜间、烟尘和其它能见度不良的环境下，及时发现隐身目标，削弱敌隐身飞机威胁，实现高精度的预警、攻击和摧毁能力，提高部队战斗力和生存率，还可进一步应用于导弹防御和空间探测，成为未来战场上的“千里眼”和“顺风耳”，使得整个战场的超视距作战模式竞争更加严峻，引领战场侦察探测进入一个全新时代。例如，与传统制导雷达相比，由于量子雷达探测灵敏度和精度得到很大提升，因此在目标进入防空导弹杀伤区时或进入杀伤区之前，防空导弹就可以发射，从而使防空导弹的有效交战范围得到拓展，不仅使防空导弹的作战潜能得到充分发挥，而且为连续发射防空导弹争取了反应时间，大幅提升了防空导弹的命中率。

在此方面，美国DARPA在2007年就启动了量子传感项目，2014年初美国陆军研究实验室利用量子特性实现图像增强与改进，在低光和气流紊乱情况下的成像测试获取了清晰图像，进一步提升了量子雷达探测技术。

量子导航技术的主要影响

传统定位如GPS系统采用的是基于重复发送电磁波脉冲测量信号达到时间，通过计算得到距离信息，而量子定位系统采用的是具有量子特性的光子脉冲，可以突破经典无线电导航体制的定位精度上限，达到很高的定位精度，同时还内置加密能力，在信息安全等方面具有绝对优势，可大幅提高军事设备在GPS拒止环境下的导航能力，必将对军事导航领域产生巨大影响。

量子导航是基于量子效应和微加工技术的惯性导航系统，不需要与外界信息交换而进行自主导航，降低了被敌方发现、击落或捕获的概率，能够大幅提高武器装备的生存能力。同时，量子导航具有体积小、精度高、能耗低等特点，实现了武器装备精确自主导航的需求，降低制导系统载荷消耗，大幅提高武器装备可靠性与作战效能，可用于预警机、潜艇、无人机的导航或精密测量，也可用于武器导航（特别是战略型洲际导弹和精确打击型导弹）或单兵作战，提升武器装备的战场生存力和打击力。例如，量子罗盘应用于核潜艇可使其摆脱对卫星导航系统的依赖，实现量子精确定位，为发射导弹提供服务;量子导航技术应用于航天器、深空探测器等领域，其自主导航将更加灵活、安全，避免敌方恶意破坏。

量子材料技术的主要影响

利用量子力学规律，在原子尺度把一个一个原子排列起来，根据不同原子的不同排列来设计材料的不同特性，提升现有模拟材料微观变化和宏观性能，可针对未来战场环境设计新型材料，以便应对特定战场环境，大幅提升武器装备的性能指标。

量子技术与材料、化工的结合，将根据战场需要研发出许多新功能的量子隐身材料，可通过弯曲光线达到视觉隐身，甚至逃过红外望远镜和热力学设备的追踪，身披“隐身衣”的武器装备更容易潜入敌方阵地、摧毁敌有生力量，甚至在敌方战场前段和敌方经过路径事先布置隐身无人作战装备，而不被敌方发现，確保部队实施全方位机动，有效打击敌方力量部署，夺取战场主动权。

量子雷达或将引领战场侦察探测进入一个全新时代

量子电池利用量子物理进行热力学研究，借鉴量子纠缠发生过程短的特点，将量子比特制作成电池，具有充电快、容量大、寿命长、稳定性好等特点。量子电池的发展和使用，将使无人机、舰船和常规动力潜艇的能源补给能力得到大幅提升，进一步提高其航程和航时，也可为新型集成化电子设备、野战保障装备、单兵野外生存等方面提供新能源。此外，量子电池如果配合“核电宝”，可有效改善高原边陲等艰苦地方的保障能力。

量子医疗技术的主要影响

量子是一种有非连续运动能量波的微粒子，而物质是由分子和原子组成，世间万物均有个性化的磁场，并蕴含着能量。量子可与人体细胞的磁场能量波形成共振和传导，振荡剥离细胞的毒垢，纠正磁场波动混乱的细胞，并修复受损细胞，补充细胞能量，提高军事人员生命力。

在军事人员的诊断治疗方面，利用量子医疗技术可准确探知、查找、测定存在于人体内的潜在性疾病，发现早期癌症、糖尿病、心脑血管等各种疾病和潜伏隐患，适合健康普查和疑难病筛选;对情绪、压力与心理状态进行量化和评估，对于传统的心理测量评价技术将是重大挑战和创新;可鉴定各类药物和食物的成分及功效，筛选有效药物;可对人员器官系统的自动频率进行改善，并能提供解毒、过敏调理、营养素均衡、抗疲劳等多种医疗方案。

在军事人员的中医疗养方面，量子技术具备其它医疗技术设备所不具备的独特优点，主要是可进行量化分析、辨别证候，对中医基本概念中的阴、阳、气、血、经络加以量化处理;对情志病因与脏腑的关系进行中医量化指标相关分析;快速分析中药药性、归经、方剂配伍及毒性，指导临床中药的有效应用;模拟测定、优化方剂配伍;通过中药量化分析，按中医的君臣佐使进行组方、优化配伍方剂;对中药方剂进行疗效模拟测定，提供可靠性评测分析;采用量子陶瓷煎药机煎药，提升中药制剂功效。此外，有助于实现中药量子信息服务系统管理，通过对中药的归经及中药农药残留、重金属超标的“量化”检测分析，实现中药信息数据库的建立，确保中药材的地道性、功效性。

在军事人员的健康管理方面，对人员的健康管理、亚健康早期预警、慢性疾病早期提示等，具有早期、准确、全面、简便、快捷、完整、无创等特点，既可以定向，也可以定性，有针对性地进行健康干预服务，真正意义上实现了“未病先知、未病先防”的目标，达到预防疾病目的;可对身体各脏器功能进行评估分析，对恶性肿瘤进行早期筛查，比常规医疗检查肿瘤可提前3～5年发现;可对心脑血管疾病进行预警分析，对身体营养状况进行全面分析，对健康保健食品的功效进行判定，并对精神压力与情绪状态进行评价分析等。

结    语

随着量子信息技术的快速发展与应用，在未来一段时间，将会打破以微电子技术为基础的电子信息技术物理极限，颠覆现有电子信息技术体系，促进战争形态加速演变，对军事领域产生广泛而深远的影响。对此，应高度重视、主动作为，前瞻量子信息技术理论，深研量子信息技术基础理论，洞悉内在特点规律，把握发展脉搏走向，为军事领域运用提供基本指向;积极探索量子信息技术的军事应用，研究量子信息技术对战斗力生成模式的改进革新作用，借助量子信息技术加快新型作战力量手段建设，构建现代化作战力量体系，创新实践量子信息技术装备的运用方式，充分发挥其作用效能，不断提升综合作战实力，努力争夺未来战场制高点。

责任编辑：张传良