其他
美政府问责局发布报告分析量子技术发展的机遇与挑战
电话：010-58330898 手机：18501361766
微信：tech99999 邮箱：qianyanjun@techxcope.com
来源：国防科技要闻
作者：赵 霄
导语：5月28日，美政府问责局（GAO）发布题为《科技聚焦：量子技术》的报告（下称《报告》），概述了量子技术基本概念，发展进程，总结了量子技术带来的机遇及其面临的挑战，最后提出一些政策性的问题。
量子技术建立在研究能量和物质的最小粒子的基础上，并以现有技术无法实现的方式收集、生成和处理信息。量子传感器可用于科学、工业和导航领域。量子通信可以让企业和政府安全地传输信息。量子计算机可以极大地加速某些应用的计算，例如机器学习和解密信息。
量子技术利用应用于最小规模的反直觉特性。一是两个或多个粒子之间的一种联系，称为“纠缠”，测量一个粒子可以揭示关于其他粒子的信息。二是“叠加”，它允许粒子在未观测到的情况下同时处于所有可能的可观测状态。三是“不可克隆定理”，它禁止复制未知的量子态。量子技术利用这些特性的组合来感知、通信和计算。
▲林肯实验室量子信息和集成纳米系统组的捕获离子量子比特（量子比特）试验台
量子传感器最成熟，但如果需要这些技术（包括原子钟和陀螺仪）进一步可发挥其潜力，至少需要5年。
量子通信在近十年来取得进展，可确保即使未发现窃听者，量子密码密钥也不会被截获。然而，这类技术的应用范围有局限性。在距离超过60英里的情况下，光纤链路对量子密钥分发无效。光纤技术需要至少10年的发展才能用于远程安全网络。卫星通信可能很快就可以实现，但仍需进一步发展才能绝对安全并且对实际量子通信有用。
量子计算机有几十种被称为物理量子位的基本组件，尽管一般用途的量子计算机可能需要超过100000个物理量子位。要开发出能够解决实际问题的量子计算机（例如将加密方案中使用的大量数据进行分解），就必须改进其硬件，这也将需要20年。
改进定位测量。即使GPS被干扰或欺骗，或者卫星链路丢失，量子传感器可以定位以前看不见的或隐身的目标，或者确定一个目标的位置和速度。
实现安全通信。量子通信最终可能实现完全安全的量子数字签名、敏感和机密信息的安全共享或其他应用。
解决复杂的计算问题。未来量子计算机或许可快速完成传统计算机无法有效执行的任务，例如分解大量数据，这是破解当前密码系统的核心任务。
创建量子互联网。未来的通信技术可能能够在量子计算机之间安全地传输信息。由此产生的量子互联网将无法被外部计算机访问，因为任何试图访问该网络的行为都表明黑客的存在。
机构界限。量子技术的发展将取决于各个机构和技术人才之间的协作，且依赖于具有量子物理学，工程，数学和计算机科学培训的多学科人才。
技术发展。量子技术在很大程度上依赖于开发新能力。例如，量子计算机使用极其脆弱的量子比特，需要在更高温度下计算的量子比特，以及更好地将其与环境隔离的技术。此外，仅有有限的基础设施用来测试和评估这些技术。
确定极限。为达到精确测量的量子物理极限，量子传感器需要超越当前的工作极限。例如，可能有必要开发新材料以提高精度。
应用和算法开发。量子计算机将加速机器学习、化学建模和密码学等应用的开发，每个应用都需要开发计算机将使用的量子算法。但是量子计算机无法加速解决某些问题，比如那些需要大量数据的问题。
网络安全转型。全尺寸量子计算机有可能打破标准加密技术，造成重大信息安全风险。因此，需要改进网络安全基础设施，以创建量子验证加密并保护现有信息。
量子技术将需要多年的发展，才可能彻底改变人们测量、通信和计算的方式。这些技术的发展引发了许多政策问题：
美国如何建立一支拥有发展量子技术所需的多样化、跨领域技能的人才队伍。其他国家开发量子技术对美国国家安全有何影响。量子计算机能够破解目前的加密方案有何影响。
| 一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看： |
|---|
| 创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 科研管理 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧 |
| 热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估 |
| 预见未来：预见2016 |预见2020 | 预见2025 | 预见2030 | 预见2035 | 预见2045 | 预见2050 |
| 前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 | 基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | 5G | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 | 传感器 |
| 先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 直升机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器 |
| 未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空战 | 反卫星 |
| 领先国家：美国 | 俄罗斯 | 英国 | 德国 | 法国 | 日本 | 以色列 | 印度 |
| 前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | 快响小组 | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 阿里 | 俄先期研究基金会 | 军工百强 |
| 前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普 |
| 专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨 |
| 全文收录：2017文章全收录 | 2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录 |
| 其他主题系列陆续整理中，敬请期待…… |