【科技参考】加拿大国防部门发布《量子科学和技术战略实施计划》

科情智库

2023年3月，加拿大国防部与军队联合发布《量子科学和技术战略实施计划——量子2030》（以下简称《实施计划》）指出，量子技术具有颠覆国防和安全领域的潜力。为确保加拿大能够应对这一全新挑战，《实施计划》选定4项具有国防和安全应用前景的量子技术，分别为：量子增强型雷达、量子增强型激光雷达、应用于国防和安全领域的量子算法、量子网络。针对这4项技术，《实施计划》指明了未来7年的行动方向，在人才培养、研究开发、现场试验与示范方面作出部署。

一

出台背景

量子科技在国防和安全领域具有颠覆性潜力。例如，在全球定位系统（GPS）无法工作的情况下，量子技术可用于定位、导航和计时；量子传感器可用于监测化学、生物、放射性与核威胁；量子通信与密码学可用于安全通信和密码破译；量子计算可用于开发先进材料和医学研究。面对这一全新挑战，加拿大国防部与军队于2023年3月27日联合发布《量子科学和技术战略实施计划——量子2030》，作为未来7年加拿大国防与安全领域的量子科技发展路线图，旨在确保加拿大能够成为量子技术的早期应用者，及时与盟友合作并领先于潜在对手。

二

政策衔接

加拿大国防部与军队曾于2021年1月联合发布《量子科学和技术战略》，提出了以下主要发展目标：开发世界领先的量子传感器应用；评估量子技术可能带来的新威胁和引入的新漏洞；推动量子技术发展，从实验室阶段进步到原型开发阶段；加强政府内跨部门合作，推动国防领域量子创新；在世界范围内针对领先水平的量子技术进行投资，从而获取盟友开发的量子技术，实现互惠合作；加强国防部与军队内部的量子科技能力建设。另外，《量子科学和技术战略》强调，从量子研究的最开始，就应该确保国防关切问题得到解决。为此，需要明确重点领域，推动技术应用与开发满足国防需求；评估量子技术的军事影响，包括带来的威胁和存在的弱点。

此次出台的《量子科学和技术战略实施计划》还承诺与加拿大政府于2023年1月出台的《国家量子战略》保持一致。《国家量子战略》的主要明确了3大战略任务，即在计算机软硬件方面，推动加拿大成为持续开发、推广和应用相关技术的世界领先者；在量子通信方面，构建国家安全量子通信网络和后量子密码学能力；在量子传感器方面，针对研发人员和新型量子传感技术早期采用者提供支持。

三

四大任务

《量子科学和技术战略实施计划》选定了4项具有国防和安全应用前景的量子技术，部署了这些技术的发展任务。

1. 量子增强型雷达

雷达是支撑美国和加拿大联合北方预警系统的关键技术。随着雷达技术的进步，加拿大国防研究与开发部将建造并现场测试量子增强型远程雷达及其射频传输与监测系统原型。

2. 量子增强型激光雷达

激光雷达与雷达类似，但在雷达的基础上增加了激光等相干光源。量子光源和传感器的改进意味着可以利用量子效应提高激光雷达的灵敏性。加拿大国防研究与开发部将建造并现场测试量子增强型激光雷达系统原型，并研究如何应对量子增强型激光雷达。

3. 应用于国防和安全领域的量子算法

加拿大国防研究与开发部计划推进一项使用量子算法解决国防问题的示范项目，期望能够达到优于传统计算的水平，并研究如何应对其带来的影响。该示范项目的非量子科技方面也十分重要，即必须收集、组织和分析数据，人工智能与机器学习算法必须实现与量子计算之间的集成。

4. 量子网络

随着量子计算的不断进步，量子计算对安全通信的威胁越来越大。加拿大国防研究与开发部将与合作伙伴共同建设一个通信示范网络，能够远距离实现量子通信，并使用理论上黑客无法攻击的量子传输协议。

四

阶段性任务

对于如何实现以上4项技术的开发任务，《量子科学和技术战略实施计划》制订了一项7年计划，分阶段划定具体任务。

第一阶段（2023/2024财年）的中心任务为人才培养，主要活动包括：为国防领域提供有关新兴量子技术的战略建议，提升加拿大国防研究与开发部的决策能力；加大量子人才招募力度，征召能够引领或者支持关键战略领域研究的量子科学家；加强针对现有人员的培训教育，实现整个国防领域的量子扫盲。

第二阶段（2024/2025财年到2026/2027财年）的中心任务为研究开发，主要工作包括：明确4项技术开发任务的进度里程碑，完成可行性分析，并将各个任务继续细化为具体工作，在第二阶段结束前提交各个任务的实施情况报告。

第三阶段（2027/2028财年至2029/2030财年）的中心任务为现场试验与示范，推动量子科技的早期应用。在这一阶段，4项技术都应达到技术成熟度（TRL）7级及以上，能够生成原型并进行现场演示。2029/2030 财年，相关部门需要提交一份总结报告，主要内容为报告《量子科学和技术战略实施计划》的进展情况，并总结经验教训。

五

配套行动

《量子科学和技术战略实施计划》呼吁，加拿大国防部与军队应尽快采取以下5项配套行动：

1. 确定国防部与军队内，应该由谁使用量子技术

确定可能受到量子技术潜在影响的终端用户，对他们提供额外的量子技术支持。目前，预计将会对终端用户产生影响的领域包括量子传感、量子计算、量子通信等领域。

2. 量子扫盲

量子扫盲（Quantum literacy），即通过培训确保相关工作人员对量子有最基本的了解。通过量子扫盲，相关工作人员即使并非量子科技专家，也能进行合理与基于证据的量子相关决策。

3. 协调国防部与军队的量子投资

继续与加拿大国防研究与开发部开展合作，加强整个国防领域量子投资的协调工作。

4. 通过各类加拿大政府的创新项目获取最先进技术

加拿大政府推出了一系列创新项目，如加拿大创新性解决方案项目（ISC）、加拿大安全与保护项目（CSSP）、国防卓越与安全创新项目（IDEaS）等。在参与这些政府创新项目时，国防部与军队应抓住机会，向合作伙伴获取最先进的技术。

5. 吸引产业界和学术界参与其中

加拿大的量子科技生态系统被认为在世界范围内具有卓越水平。因此，国防部与军队应加强与学术界和产业界量子专家的直接接触，将民用部门的优势转化为国防和安全部门的优势。

编译：中国科学技术信息研究所  王晓菲

审校：中国科学技术信息研究所  张丽娟

来源：《科技参考》2023年第22期

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