【“九章”光量子計算原型機（圖源：安徽省科技廳）】
日前，美國防務一號網站發文稱，中國的突破使量子技術更接近實用。盡管這個新領域的現實還有困難，但美國對于中國“量子霸權”仍有焦慮和擔憂。近年來，中國在量子技術方面的突破性發展，的確讓美國在一些科技領域出現了戰略擔憂。因此，美國國家安全局分析了美國國家安全系統在應用量子密碼方面存在的技術障礙，并采取“抗量子算法”加以應對。
【一對糾纏的量子粒子或遠距離相互作用的事件的概念圖。 維克多·德·施萬伯格】
量子通信一個關鍵方面的十倍飛躍，只是中國研究團隊最近取得的幾項突破之一，這些突破對計算和通信的未來具有重大影響。從技術層面來看，量子通信系統使用量子比特傳遞信息：在被觀察之前存在于兩種狀態的粒子。如果敵人觀察到這些量子位——即截獲一條消息——他們就會失去這種“疊加”的特性。但是預期的接收者可以解釋這些信息，因為他們正在發送一種叫做量子密鑰的東西。可是，無法發送足夠多的這些密鑰一直是追求實用量子通信的瓶頸。然而，中國科技大學的一個中國科學家團隊報告了一項突破：穩定量子密鑰分發的速度提高了十倍。由中國科學技術大學潘建偉領導的團隊，成功地將每秒115.8兆字節的加密數據通過10公里長的光纖通道傳輸，打破了之前約10 Mb/s的記錄十倍以上。這一突破使系統能夠處理更多的數據、更大的文件和更多的用戶。不過，量子系統的另一個挑戰是，距離或頻寬的任何增加，都會帶來大量的誤差和退相干。這是量子比特微妙疊加的結果，它經常引入不可接受的錯誤率和計算瓶頸。然而，由深圳量子科學與工程研究所的于大鵬以及來自清華大學和福州大學的研究人員領導的另一個中國團隊，也在這個問題上取得了進展。3月，該團隊宣布的量子系統中實時糾錯的新系統。他們的方法糾正了額外量子位增加的潛在誤差，提高了信息存儲的穩定性，并且需要更少的資源，允許量子系統實現資源強度的凈正。
【2021 年 9 月 18 日，在中國合肥舉行的 2021 年量子產業大會上，與會者正在觀看量子計算原型模型。 新華社來自 GETTY IMAGES / HAN XU】
二、中國對量子技術的投資正在獲取回報
這些突破和成就，源于中國對量子計算研究的重視。根據 Global Quantum Intelligence估計，中國政府可能已經在該領域投入了至少250億美元。根據蘭德公司2022年的一份報告，量子實驗室投入了大量資金：2017年為10.6億美元，到2022年再增加29.5億美元。中國政府還資助了私營企業。量子通信突破團隊負責人潘建偉于 2009 年創立了量子技術公司 QuantumCtek。2020 年，該公司獲得國有中國電信的資助，在中國 15 個省份建立量子加密通信線路。早在去年4月，美媒體就披露，中國可能已經在實用量子計算的競賽中領先，尤其是對中國打破了解決復雜問題的記錄進行對比渲染。相比之下，美國在量子技術領域的投入略顯不足。數據顯示，美國政府根據一項新的國家戰略，2018年投入12億美元用于量子計算研究。2021年，參議院通過了一項法案，在國家科學基金會設立技術與創新局，并在2022年至2026年期間增加290億美元用于量子計算和人工智能研究。據報道稱，2019 年，谷歌報告稱，其 53 量子位 Sycamore 處理器在 3.3 分鐘內完成了傳統超級計算機至少需要 2.5 天才能完成的任務 。而去年10月，中國的 66 量子位Zuchongzhi 2量子處理器完成相同任務的速度，卻提高了100 萬倍。該處理器由中國科學院量子信息與量子物理卓越創新中心的一組研究人員與上海技術物理研究所和上海微系統與信息技術研究所共同 開發。去年9月，潘建偉表示，“在龍頭企業的積極參與和政府的引導下，一個涵蓋設備、網絡、安全和標準的產業鏈量子通信在中國基本形成。”10月，中國的一份報告顯示其基于光的Jiuzhang2處理器可以在1毫秒內完成一項傳統計算機需要30萬億年才能完成的任務。這一突破標志著量子處理器的最高速度，其量子位是基于光的，而不是超導的。這些突破是北京更廣泛地推動量子技術研發的結果。量子計算機能夠在幾毫秒內解決傳統計算機需要數萬億年才能解決的復雜計算，它將毫不費力地破解大多數當前的加密，將機器學習和人工智能推向新的水平，實現復雜的模擬和預測，以及廣泛領域的科學研發從化學到合成生物學。中國在量子技術方面的這些投資，現在正在獲得回報。除上述成果外，中國還在超冷和光基量子處理器方面取得了巨大突破。
【在浙江省杭州市舉行的一次計算會議上，參觀者在 QuantumCTek Co Ltd 的展臺上查看量子相關技術。（龍偉攝/中國日報）】
三、美國采取遏制措施以擺脫戰略焦慮
實際上，中國的突破已超越量子通信。在量子計算領域中國不僅投入大，而且啟動早。美媒披露，中國人民解放軍對這些領域的興趣以及中國科學技術大學的量子工作可以追溯到 2012 年，當時該大學與中國人民解放軍國防科技大學就量子計算研究簽署了戰略合作協議。該大學還與為 PLA 空軍生產平臺的中國國有大型企業集團 AVIC 簽訂了合作協議，并與耶魯大學、劍橋大學和其他國際組織簽訂了合作協議。中國在量子技術方面的突破顯然又引起美國的焦慮和恐慌。盡管對中國“量子霸權”擔憂，但這個新領域面臨的現實和困難又讓美國的恐慌和擔憂有所緩解。對此，美國國家安全局分析認為，在美國國家安全系統中應用量子密碼學存在五大技術障礙：1. 雖然量子密碼學確實可以防止竊聽，但沒有辦法對安全信息的發送者進行身份驗證。2. 量子通信需要專用設備，這些設備無法集成到現有的基礎設施中，也無法升級或修補。3. 加密信息的可信任性意味著內部威脅對惡意行為者來說將變得更有價值。4. 精密量子位和量子通信設備對誤差的容忍度極低。5. 誤差的敏感性使得對量子通信系統的拒絕服務攻擊比對傳統通信網絡的攻擊更有效。但為了爭奪競爭優勢，美國采取“抗量子算法”等系列措施，對中國實施遏制和打壓。● 造謠污蔑和無端指控。“指控”中國的這些進步得益于對美國的竊取工作。還有“證據”表明，中國政府竊取加密的美國政府和商業數據，并將其儲存起來，以防量子計算機破壞當今的加密。● 列入黑名單予以打壓遏制。美國商務部早就將7家超級計算實體列入黑名單，因為它們與中國軍方有關聯，所以成為限制對象。● 擴大自身優勢。盡管中國的研究人員、公司和機構現在在量子技術方面擁有的專利比美國多，但美國公司在量子計算的特定領域則擁有更多的專利，因此美國欲擴大這些優勢來遏制中國。據報道，IBM在去年11月生產了一臺127量子位的超導量子計算機，打算再推出一臺400量子位處理器，并計劃在2023年生產一臺1000量子位處理機。然而，美媒體認為，盡管量子計算、密碼學和通信的新時代可能會帶來一些重大變化，但中國離完全實現其目標還有很長的路要走。盡管如此，中國科學家最近的一系列突破既代表了重大成就，也進一步表明，通往量子時代的道路很可能直通中國。近年來，中國在量子技術領域的突破引起世界各國的高度關注，這對于當慣了世界老大的美國來說卻難以容忍。美國認為，中國的這些突破是北京更廣泛地推動“量子技術霸權”的結果，以及他們承諾的許多國家安全應用，甚至超越了通信行業的至高目標——揭示任何黑客企圖。能夠解決復雜問題的量子計算機，以毫秒為單位的計算需要傳統計算機數萬億年才能解決，它將毫不費力地破解大多數當前的加密技術，將機器學習和人工智能推向新的水平，實現復雜的模擬和預測。渲染“中國威脅”和指控中國“竊取”商業機密是美國的慣用手法。對于中國在這一領域的突破和進步，美國不去審視自身的問題，而是毫無根據地指控中國“竊密”，為其遏制中國大造輿論和尋求證據及理由。美國采用多種方式對中國的量子技術領域實施遏制和打壓。然而，中國的量子技術的應用卻走在了世界的前列。事實上，無論美國是遏制還是打壓都無法阻止中國發展進步的步伐，這一趨勢勢不可擋。由此看來，量子計算在廣泛領域具有巨大戰略潛力，鑒于此這種競爭也將會變得更加激烈。（作者系華語智庫高級研究員、新華社瞭望智庫軍事觀察員；來源：昆侖策網【授權】，轉編自“華語智庫”）
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