量子霸权：中国挑战美国创新优势的野心
新美国安全中心（2018.9.12）
https://www.cnas.org/publications/reports/quantum-hegemony
摘要
中国正把自己定位为量子科学强国。过去几年中国研究人员在基础研究和量子技术的发展方面取得了持续的进展，包括量子密码、通信和计算，以及量子雷达、传感、成像、计量和导航方面。这些突破是长期科研计划的成功，该计划在积极培养顶尖人才的同时，也为这一领域投入了大量资金。中国2016年8月发射世界上第一个量子卫星墨子号已经成为其大国崛起的科学象征。此后中国在量子通信和计算领域启动了新的国家“重点项目”。
中国领导人认识到，量子科学和技术在增强国家实力的经济和军事层面上的战略潜力。这些量子野心与中国国家战略目标相互交织成为其科技强国，中国的目标不是打算实现真正的颠覆,甚至也不是在战略性新兴技术,包括生物技术和人工智能的所谓源头创新，而是要实现不依赖“吸收”外国技术的自主创新。随着军民融合成为中国的国家战略,这些关键技术也将用于国防。尽管国际合作可以成为推动全球科学进步的重要组成部分，但由于这些技术相关的敏感性和战略目标，以及在最坏的情况下国际合作被破坏的可能性，未来“中国制造”的创新可能仅限于中国自身。
中国渴望引领这些新技术伴随的“第二量子革命”。中国广泛使用安全的量子密码和量子通信，旨在创建新的网络，至少在理论上它们是“不可破解的”。在未来的几十年里，量子计算的实现将创造出无与伦比的计算能力，具有影响力的应用程序，包括破解流行的加密类型。虽然中国是一个种族的后来者，这种竞争将是一场马拉松,不是短跑,发生在未来几十年,中国科学家（他们正在接受几乎无限的资源和最近建立了一个新的世界纪录纠缠量子比特）可以赶上从长远来看。与此同时，中国研究人员声称，他们在量子雷达、传感、成像、计量和导航等领域取得了显著进展，从而提高了精度和灵敏度。此外量子材料的早期研究，如拓扑绝缘体，可能使信息处理的新范式成为可能。
中国在量子科学方面的进步可能会影响未来的军事和战略平衡，甚至可能超越美国传统的军事技术优势。虽然很难预测其实现的轨迹和时间，但这些军民两用的量子技术可能会“抵消”美国军事力量的关键支柱，潜在地削弱当今以信息为中心的战争方式(以美国模式为代表)的关键技术优势。
随着中国将其最敏感的军事、政府和商业通信转向量子网络，这种转变可能会增强信息安全，或许会挫败美国的网络间谍和信号情报能力。与此同时，中国向量子密码学的转型，可能会确保中国在更遥远的威胁面前更安全，因为未来的量子计算机可能会利用算法破解流行的各种密码学。相比之下，美国还没有在大规模地实现这些解决方案，或后量子加密的替代方案方面取得进展。
展望未来，如果中国成功成为量子计算的先驱，那么利用如此巨大的计算能力可以实现战略优势，将敏感信息系统置于风险之中。与此同时，量子导航的引入可能使其更独立于天基系统，而量子雷达、成像和传感的实现将增强领域意识和目标定位，潜在地削弱美国在隐形技术上的投资，甚至允许跟踪潜艇。总之这些进步可以支持中国人民解放军继续崛起，成为军事创新前沿领域的真正竞争对手。
美国必须认识到中国在这些技术上的发展轨迹，以及它们潜在的军事和商业应用前景。美国应在现有努力的基础上，通过增强其创新生态系统的活力，继续保持在量子技术发展方面的领先地位，或至少是主要竞争者。美国必须确保量子科学和技术的基础和应用研究与开发获得足够的持续资金，同时努力吸引和留住顶尖人才。在此过程中，探索公私伙伴关系的新范式也将至关重要。
在继续探索量子加密的同时，美国政府应该开始评估从目前普遍使用的加密方式向新体制过渡的相关的成本和时间，这可能需要对基础信息基础设施进行相当大的改变。国防部(DoD)还应进一步分析现有的量子加密和通信形式对军事信息系统安全的效用。随着量子雷达、传感、成像、计量和导航技术的发展越来越成熟，国防部也应该考虑对这些技术进行进一步的原型设计和试验。展望未来，尽管第二次量子革命的全面影响仍有待观察(有些人对此持怀疑态度)，但美国必须利用其在创新方面的现有优势，减轻这一领域出现技术意外的长期风险。
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