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当“量子”走上战场
时间:2023-09-08 15:05 点击次数:56

  近几天,“量子”又一次上热搜了。《自然·光子学》杂志刊文称,加拿大渥太华大学与意大利罗马萨皮恩扎大学的科学家,实时可视化两个纠缠光子的波函数。图片中,两个纠缠的光子呈太极的形态,一时引发热议。科研人员采用的双光子数字全息术,有望加速量子技术的进步,改进量子态表征、量子通信并开发新的量子成像技术。

  如今,“量子”已不再是一个陌生的词汇。量子技术以其卓越的性能优势,迅速成为前沿性研究热点。除了商业应用之外,量子技术也受到了各国军队的广泛关注。量子技术应用可以为军事领域注入新鲜活力,极大影响现代战争的情报获取、作战指挥以及安全防御,提升军事效益。

  应用量子传感和计量,助力精确作战。量子传感和计量是量子技术目前最为成熟的领域。利用基于量子技术研制开发敏感精密仪器,不但能显著改善定位、导航和定时(PNT)系统,提供更为准确高效的服务,而且能使其性能与当前通信、GNSS、雷达、电子战系统等不断增长的应用需求始终保持高度同步,为支持和保障精确作战提供强大助力。在GPS失效或更具挑战性的作战环境(如水下和地下)中,这一优势将发挥得更为明显。

  发挥量子计算优势,提升作战指挥决策能力。与经典计算技术相比,量子计算的优势极其明显。利用量子计算可以解决战场或战争模拟、无线电频谱分析、军事物流管理、供应链优化、能源管理和预测性维护等各类军事问题。量子计算能大大提高对ISR(情报、监视和侦察)捕获的信号和图像进行过滤、解码、关联和识别的能力。配合量子增强机器学习、量子传感器及成像,可以改善和加速作战场景模拟或处理,分析来自ISR的大数据,以增强态势感知,提供实时或近实时战场情况,辅助指挥员判断决策。

  利用量子密码,构建量子通信网络。基于量子纠缠、量子不确定性和量子信息无法复制的不可克隆等这些典型量子特征,可以用量子密钥分发(QKD)、身份识别和认证、数字签名等技术取代传统的(主要是非对称的)加密方案,构建量子通信网络,进行量子信息传输,实现陆、海、空、太空等之间的量子安全直接通信。量子数字签名(QDS)可以用于防止发送方在对消息进行签名后篡改消息,同理,利用量子特性,可以在不泄露认证凭证的情况下进行安全身份识别。基于位置的量子密码技术可以提供更安全的通信,其中访问的信息只能从特定的地理位置获得。例如,只能从特定的军事基地与军事卫星通信,当一方的地理位置是其唯一凭证时,基于位置的量子密码技术可以提供安全通信。

  从长远来看,随着量子技术的不断发展和成熟应用,量子系统将允许各部队和指挥官之间通过网络进行安全通信和情报、态势等信息共享和理解,从而快速响应战场发展并进行协调和高效的作战指挥。

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