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徐秉君：中國(guó)量子技術(shù)獲重大突破，美國(guó)多種手段打壓！

點(diǎn)擊：作者：徐秉君來源：昆侖策網(wǎng)【授權(quán)】發(fā)布時(shí)間:2023-06-10 09:18:53

【“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)（圖源：安徽省科技廳）】

日前，美國(guó)防務(wù)一號(hào)網(wǎng)站發(fā)文稱，中國(guó)的突破使量子技術(shù)更接近實(shí)用。盡管這個(gè)新領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)還有困難，但美國(guó)對(duì)于中國(guó)“量子霸權(quán)”仍有焦慮和擔(dān)憂。

近年來，中國(guó)在量子技術(shù)方面的突破性發(fā)展，的確讓美國(guó)在一些科技領(lǐng)域出現(xiàn)了戰(zhàn)略擔(dān)憂。因此，美國(guó)國(guó)家安全局分析了美國(guó)國(guó)家安全系統(tǒng)在應(yīng)用量子密碼方面存在的技術(shù)障礙，并采取“抗量子算法”加以應(yīng)對(duì)。

【一對(duì)糾纏的量子粒子或遠(yuǎn)距離相互作用的事件的概念圖。維克多·德·施萬伯格】

一、中國(guó)在量子計(jì)算的競(jìng)爭(zhēng)中可能處于領(lǐng)先地位

量子通信一個(gè)關(guān)鍵方面的十倍飛躍，只是中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)最近取得的幾項(xiàng)突破之一，這些突破對(duì)計(jì)算和通信的未來具有重大影響。

從技術(shù)層面來看，量子通信系統(tǒng)使用量子比特傳遞信息：在被觀察之前存在于兩種狀態(tài)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(huì)失去這種“疊加”的特性。但是預(yù)期的接收者可以解釋這些信息，因?yàn)樗麄冋诎l(fā)送一種叫做量子密鑰的東西。可是，無法發(fā)送足夠多的這些密鑰一直是追求實(shí)用量子通信的瓶頸。

然而，中國(guó)科技大學(xué)的一個(gè)中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一項(xiàng)突破：穩(wěn)定量子密鑰分發(fā)的速度提高了十倍。由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，成功地將每秒115.8兆字節(jié)的加密數(shù)據(jù)通過10公里長(zhǎng)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(tǒng)能夠處理更多的數(shù)據(jù)、更大的文件和更多的用戶。

不過，量子系統(tǒng)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，距離或頻寬的任何增加，都會(huì)帶來大量的誤差和退相干。這是量子比特微妙疊加的結(jié)果，它經(jīng)常引入不可接受的錯(cuò)誤率和計(jì)算瓶頸。然而，由深圳量子科學(xué)與工程研究所的于大鵬以及來自清華大學(xué)和福州大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)中國(guó)團(tuán)隊(duì)，也在這個(gè)問題上取得了進(jìn)展。3月，該團(tuán)隊(duì)宣布的量子系統(tǒng)中實(shí)時(shí)糾錯(cuò)的新系統(tǒng)。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(chǔ)的穩(wěn)定性，并且需要更少的資源，允許量子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源強(qiáng)度的凈正。

【2021 年 9 月 18 日，在中國(guó)合肥舉行的 2021 年量子產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，與會(huì)者正在觀看量子計(jì)算原型模型。新華社來自 GETTY IMAGES / HAN XU】

二、中國(guó)對(duì)量子技術(shù)的投資正在獲取回報(bào)

這些突破和成就，源于中國(guó)對(duì)量子計(jì)算研究的重視。根據(jù) Global Quantum Intelligence估計(jì)，中國(guó)政府可能已經(jīng)在該領(lǐng)域投入了至少250億美元。根據(jù)蘭德公司2022年的一份報(bào)告，量子實(shí)驗(yàn)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(guó)政府還資助了私營(yíng)企業(yè)。量子通信突破團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人潘建偉于 2009 年創(chuàng)立了量子技術(shù)公司 QuantumCtek。2020 年，該公司獲得國(guó)有中國(guó)電信的資助，在中國(guó) 15 個(gè)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(guó)可能已經(jīng)在實(shí)用量子計(jì)算的競(jìng)賽中領(lǐng)先，尤其是對(duì)中國(guó)打破了解決復(fù)雜問題的記錄進(jìn)行對(duì)比渲染。

相比之下，美國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域的投入略顯不足。數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)政府根據(jù)一項(xiàng)新的國(guó)家戰(zhàn)略，2018年投入12億美元用于量子計(jì)算研究。2021年，參議院通過了一項(xiàng)法案，在國(guó)家科學(xué)基金會(huì)設(shè)立技術(shù)與創(chuàng)新局，并在2022年至2026年期間增加290億美元用于量子計(jì)算和人工智能研究。

據(jù)報(bào)道稱，2019 年，谷歌報(bào)告稱，其 53 量子位 Sycamore 處理器在 3.3 分鐘內(nèi)完成了傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)至少需要 2.5 天才能完成的任務(wù) 。而去年10月，中國(guó)的 66 量子位Zuchongzhi 2量子處理器完成相同任務(wù)的速度，卻提高了100 萬倍。該處理器由中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子物理卓越創(chuàng)新中心的一組研究人員與上海技術(shù)物理研究所和上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所共同開發(fā)。

去年9月，潘建偉表示，“在龍頭企業(yè)的積極參與和政府的引導(dǎo)下，一個(gè)涵蓋設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、安全和標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)鏈量子通信在中國(guó)基本形成。”

10月，中國(guó)的一份報(bào)告顯示其基于光的Jiuzhang2處理器可以在1毫秒內(nèi)完成一項(xiàng)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要30萬億年才能完成的任務(wù)。這一突破標(biāo)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(dǎo)的。

這些突破是北京更廣泛地推動(dòng)量子技術(shù)研發(fā)的結(jié)果。量子計(jì)算機(jī)能夠在幾毫秒內(nèi)解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)萬億年才能解決的復(fù)雜計(jì)算，它將毫不費(fèi)力地破解大多數(shù)當(dāng)前的加密，將機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能推向新的水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬和預(yù)測(cè)，以及廣泛領(lǐng)域的科學(xué)研發(fā)從化學(xué)到合成生物學(xué)。

中國(guó)在量子技術(shù)方面的這些投資，現(xiàn)在正在獲得回報(bào)。除上述成果外，中國(guó)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(jì)算會(huì)議上，參觀者在 QuantumCTek Co Ltd 的展臺(tái)上查看量子相關(guān)技術(shù)。（龍偉攝/中國(guó)日?qǐng)?bào)）】

三、美國(guó)采取遏制措施以擺脫戰(zhàn)略焦慮

實(shí)際上，中國(guó)的突破已超越量子通信。在量子計(jì)算領(lǐng)域中國(guó)不僅投入大，而且啟動(dòng)早。美媒披露，中國(guó)人民解放軍對(duì)這些領(lǐng)域的興趣以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子工作可以追溯到 2012 年，當(dāng)時(shí)該大學(xué)與中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)就量子計(jì)算研究簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。該大學(xué)還與為 PLA 空軍生產(chǎn)平臺(tái)的中國(guó)國(guó)有大型企業(yè)集團(tuán) AVIC 簽訂了合作協(xié)議，并與耶魯大學(xué)、劍橋大學(xué)和其他國(guó)際組織簽訂了合作協(xié)議。

中國(guó)在量子技術(shù)方面的突破顯然又引起美國(guó)的焦慮和恐慌。盡管對(duì)中國(guó)“量子霸權(quán)”擔(dān)憂，但這個(gè)新領(lǐng)域面臨的現(xiàn)實(shí)和困難又讓美國(guó)的恐慌和擔(dān)憂有所緩解。對(duì)此，美國(guó)國(guó)家安全局分析認(rèn)為，在美國(guó)國(guó)家安全系統(tǒng)中應(yīng)用量子密碼學(xué)存在五大技術(shù)障礙：

1. 雖然量子密碼學(xué)確實(shí)可以防止竊聽，但沒有辦法對(duì)安全信息的發(fā)送者進(jìn)行身份驗(yàn)證。

2. 量子通信需要專用設(shè)備，這些設(shè)備無法集成到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施中，也無法升級(jí)或修補(bǔ)。

3. 加密信息的可信任性意味著內(nèi)部威脅對(duì)惡意行為者來說將變得更有價(jià)值。

4. 精密量子位和量子通信設(shè)備對(duì)誤差的容忍度極低。

5. 誤差的敏感性使得對(duì)量子通信系統(tǒng)的拒絕服務(wù)攻擊比對(duì)傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的攻擊更有效。

但為了爭(zhēng)奪競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，美國(guó)采取“抗量子算法”等系列措施，對(duì)中國(guó)實(shí)施遏制和打壓。

● 造謠污蔑和無端指控。“指控”中國(guó)的這些進(jìn)步得益于對(duì)美國(guó)的竊取工作。還有“證據(jù)”表明，中國(guó)政府竊取加密的美國(guó)政府和商業(yè)數(shù)據(jù)，并將其儲(chǔ)存起來，以防量子計(jì)算機(jī)破壞當(dāng)今的加密。

● 列入黑名單予以打壓遏制。美國(guó)商務(wù)部早就將7家超級(jí)計(jì)算實(shí)體列入黑名單，因?yàn)樗鼈兣c中國(guó)軍方有關(guān)聯(lián)，所以成為限制對(duì)象。

● 擴(kuò)大自身優(yōu)勢(shì)。盡管中國(guó)的研究人員、公司和機(jī)構(gòu)現(xiàn)在在量子技術(shù)方面擁有的專利比美國(guó)多，但美國(guó)公司在量子計(jì)算的特定領(lǐng)域則擁有更多的專利，因此美國(guó)欲擴(kuò)大這些優(yōu)勢(shì)來遏制中國(guó)。據(jù)報(bào)道，IBM在去年11月生產(chǎn)了一臺(tái)127量子位的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，打算再推出一臺(tái)400量子位處理器，并計(jì)劃在2023年生產(chǎn)一臺(tái)1000量子位處理機(jī)。

然而，美媒體認(rèn)為，盡管量子計(jì)算、密碼學(xué)和通信的新時(shí)代可能會(huì)帶來一些重大變化，但中國(guó)離完全實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)還有很長(zhǎng)的路要走。盡管如此，中國(guó)科學(xué)家最近的一系列突破既代表了重大成就，也進(jìn)一步表明，通往量子時(shí)代的道路很可能直通中國(guó)。

四、簡(jiǎn) 析

近年來，中國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域的突破引起世界各國(guó)的高度關(guān)注，這對(duì)于當(dāng)慣了世界老大的美國(guó)來說卻難以容忍。

美國(guó)認(rèn)為，中國(guó)的這些突破是北京更廣泛地推動(dòng)“量子技術(shù)霸權(quán)”的結(jié)果，以及他們承諾的許多國(guó)家安全應(yīng)用，甚至超越了通信行業(yè)的至高目標(biāo)——揭示任何黑客企圖。

能夠解決復(fù)雜問題的量子計(jì)算機(jī)，以毫秒為單位的計(jì)算需要傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)萬億年才能解決，它將毫不費(fèi)力地破解大多數(shù)當(dāng)前的加密技術(shù)，將機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能推向新的水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬和預(yù)測(cè)。

渲染“中國(guó)威脅”和指控中國(guó)“竊取”商業(yè)機(jī)密是美國(guó)的慣用手法。對(duì)于中國(guó)在這一領(lǐng)域的突破和進(jìn)步，美國(guó)不去審視自身的問題，而是毫無根據(jù)地指控中國(guó)“竊密”，為其遏制中國(guó)大造輿論和尋求證據(jù)及理由。

美國(guó)采用多種方式對(duì)中國(guó)的量子技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵤┒糁坪痛驂骸Ｈ欢袊?guó)的量子技術(shù)的應(yīng)用卻走在了世界的前列。事實(shí)上，無論美國(guó)是遏制還是打壓都無法阻止中國(guó)發(fā)展進(jìn)步的步伐，這一趨勢(shì)勢(shì)不可擋。

由此看來，量子計(jì)算在廣泛領(lǐng)域具有巨大戰(zhàn)略潛力，鑒于此這種競(jìng)爭(zhēng)也將會(huì)變得更加激烈。

（作者系華語智庫(kù)高級(jí)研究員、新華社瞭望智庫(kù)軍事觀察員；來源：昆侖策網(wǎng)【授權(quán)】，轉(zhuǎn)編自“華語智庫(kù)”）

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