2016年我国“墨子号”量子科学实验卫星发射升空，让更多国人开始关注量子通信这一“黑科技”。量子技术的产生已经逾百年。人类在推进量子科学发展过程中产生的现代信息技术、计算机、通信、全球定位系统等，都与量子技术的应用密切相关。信息时代的关键核心技术，如晶体管、激光、硬盘、GPS等就是第一代量子技术的经典运用。近年来，随着量子力学与信息技术的深度融合，人类社会正在拉开“第二次量子革命”的序幕，量子通信、量子计算、量子雷达等量子技术将物化为装备并广泛应用于军事领域，促进战争形态和作战样式的深刻变革，成为未来引领战争变革的“颠覆者”。
一、量子技术的基本原理
一个事物如果存在最小的不可分割的基本单位，我们就说它是量子化的，并把最小单位称为量子。例如电子是阴极射线的量子，光子就是光的量子。
量子技术是量子物理与信息技术相结合发展起来的一门新学科。自从德国物理学家M·普朗克在1900年首次提出量子这一概念以来，经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论，绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。
基于量子力学原理，量子技术利用量子态的特性进行信息处理和传输，具有许多传统技术无法比拟的优势。量子技术基本原理包括量子叠加态、量子纠缠态和量子测量。
量子叠加态是指量子系统可以同时处于多个状态的叠加态中，而不是只能处于一个确定的状态。例如：一个量子比特可以处于0和1两种叠加态中，这种叠加态可以用一个复数表示。量子叠加态的特殊性质使得量子计算机可以在同一时间内处理多个计算任务，从而实现比电子计算机更快的计算速度。
量子纠缠态是指两个或多个量子系统之间存在一种特殊关系，使得它们处于相互依赖状态。例如，两个量子比特可以处于纠缠态中，这意味着它们的状态是相互依赖的，当一个比特的状态发生改变时，另一个比特的状态也会发生改变。量子纠缠的特殊性质使得量子通信可以实现更高的安全性和更快的传输速度。
量子测量是指对量子系统进行测量时，测量的结果是随机的，而且测量会改变量子系统的状态。例如，对一个量子比特进行测量时，它有一定的概率处于0态或1态，而测量的特殊性质使得量子系统的测量结果是不可预测的，这为量子随机生成和量子加密提供了技术基础。
二、量子技术的发展态势
量子技术主要包括量子计算、量子通信、量子探测、量子传感、量子计量等，已经被公认为可能对各行业各领域带来颠覆性影响的技术。例如，量子通信可以部分取代传统的通信加密技术，实现无条件的密钥安全；量子计算能够突破传统芯片的物理极限，实现比传统计算机快百万倍的计算能力；应用量子探测技术制成的量子雷达，可以实现反隐身探测，破解隐身武器的作战优势；量子传感器具有超高灵敏度和微观尺寸，能够在GPS拒止的环境下输出精确的定位、导航和授时等战场时空信息；量子计量能够用以量子物理为基础的自然基准取代实物基准，可以实现极高的计量精度。
量子技术的发展及其在军事领域的广泛应用，将打破以微电子技术为基础的电子信息技术的物理极限，从根本上颠覆现有的电子信息技术体系，促进战争形态和作战样式变革，对现代战争产生颠覆性影响。基于量子技术所蕴含的巨大发展前景和军事应用价值，近年来，世界主要大国在量子科技领域的竞争日趋激烈。
20世纪末，美国政府就将量子科技列为“保持国家竞争力”计划的重点支持课题之一。近年来，美国对量子科技的重视更是有增无减，并做好前瞻性的战略布局，为研发铺平了道路。在政府和军队的支持下，美国的大学、企业联合开展了多项有关量子科技的研究工作，取得了一系列的突破。2018年，美国芝加哥的一批科学家宣布正在搭建史上第一个量子互联网的雏形。在量子计算机领域，美国谷歌公司公布了最新一代72位、错误率只有1%的量子处理器Bristlecone。微软公司也宣布在一段导线中实现了“半电子”状态，称其将对该公司量子计算机的研发起到关键作用。2019年初，IBM 公司向世人展示了目前全球唯一一台脱离实验室环境运行的量子计算机——“IBM Q System One”。
欧盟早在20世纪90年代就开始布局量子技术的研发工作。2016年4月，欧盟委员会发布了《量子宣言（草案）》，计划于2018年启动10亿欧元的量子技术旗舰项目，借此促进量子技术在欧盟的发展。量子技术旗舰项目将主攻通信、计算、传感和模拟四个方面的技术。该项目启动后，匈牙利、奥地利和德国也给予了支持。其中，德国打算开展为期10年、总投资额约3亿欧元，名为“QUTEGA”的量子研究计划。
作为欧洲量子科技研究领域的领先者，英国政府早在2013年的政府秋季预算报告中就宣布，将在未来5年里为量子科技研究投资2.7亿英镑，支持国家量子技术项目的第一个“5年计划”，提出建立一个“政府、学界、产业界的量子技术共同体”。2016年，英国政府科学办公室发布量子技术报告《量子时代：技术机会》，提出重视量子应用五大领域，促进量子领域竞争。五大领域分别是原子钟、量子成像、量子传感和测量、量子计算和模拟以及量子通信。目前，牛津大学领导的量子信息技术中心已与近30家企业建立了合作关系。
俄罗斯科学界在政府支持下，积极开展量子科技项目研发。2016年，俄罗斯国家研究型工艺技术大学与俄罗斯量子中心宣布启动大型量子技术中心。2018年，俄罗斯国家研究型技术大学莫斯科国立钢铁合金学院、俄罗斯量子中心、莫斯科物理技术学院联合俄罗斯“斯科尔科沃”基金会，还有英、德等国高校，在致密超导纳米纤维上制造出了全新的量子比特，为生产量子计算机奠定了基础。
我国的近邻日本和韩国在量子计算机的研究上不甘落后。近期，日本国立情报学研究所、电信巨头NTT公司以及东京大学携手研制了该国首台量子计算原型机，成为国际量子竞赛活动的新成员。
我国在量子技术研发上既有领先也存在短板。在量子通信基础研究方面，我国有很多亮点。比如，北斗时间测量系统定位精度的提高，就是量子科技在全球定位或卫星导航系统上的一个重要应用。2020年6月，我国“墨子号”量子卫星在国际上首次实现千公里级量子纠缠密钥分发。在量子计算领域，2021年5月,中科大潘建伟院士团队研制成功了国际上领先的量子比特数最多的（62比特）超导量子计算机原型机——“祖冲之号”,并实现了可编程。2023年4月23日，我国最新一代量子计算机——“悟空”正式完成研制工作，并投入使用。
三、量子技术的军事应用前景
作为改变未来战争形态的关键技术之一，量子技术将首先被物化为先进的军事装备，催生新型作战理念和作战样式。量子技术作为一匹“狂奔而来的黑马”，对以电子技术为基础的信息时代产生了巨大的影响和冲击。未来量子技术将在人工智能、大数据以及气象预报和智能装备学习中发挥重要作用，势必改变未来战争的制胜机理，成为当之无愧的未来战争的“颠覆者”。
快速分析处理战场数据。随着现代战场在空间上的拓展，复杂多样的战场信息传感器遍布陆、海、空、天、网、电各空间，各类情报侦察与监视预警信息呈指数式增长，产生的海量信息数据超出了情报分析员们的能力范围，导致战场信息收集不及时、有效信息产出时效性低、反馈失误等问题。而以海量数据为支撑的信息化战争和一体化联合作战，离不开海量计算。量子技术为处理战场大数据提供了新方法。量子计算具有并行运算优势，可实现对战场海量数据的快速汇聚与实时分析，全面掌握战场态势，加强战争预测、作战方案制定与评估，实现战场智能化、网络化升级。如美国基于国家安全利益的紧迫需求，就将高性能计算能力与核能力同时列入重点发展规划，将量子计算技术规划为确保核武器安全和可靠性的重要手段。2016年初，美国国防部高级研究计划局宣布启动量子逻辑芯片项目，这种硬件产品是研制通用型量子计算机的关键，如果该技术取得突破，理论上可以制造出量子比特可扩展的计算系统。
构建安全快速高效的军事信息通信。未来战场空间不断拓展，涵盖物理、信息、认知、社会等多个领域，要想在多维战场实现精准高效地组织筹划和指挥控制，需要更加安全、更加快速、更加高效、更加可靠的信息通信。量子通信以其无法窃听的“安全性”、近无时延的“超高速”、高效率的“超容量”、高可靠的“抗干扰”等性能，恰好满足了未来战场对军事信息通信的安全性、实时性、大容量等关键指标的新要求。军用量子通信技术的研发运用将成为抢占未来战场制信息权的关键一招。美国高度重视量子通信技术的发展，每拆巨资资助其基础和应用研究，以占领量子通信领域的制高点。美国防部的投资重点包括精确导航和安全量子网络等多个领域，国防高级研究计划局持续资助量子信息科学的军事应用项目。欧盟在发布的《量子信息处理和通信：欧洲研究现状、愿景与目标》战略报告中，提出了欧洲未来5年至10年量子信息的发展目标。例如，将重点发展量子中继和卫星量子通信，实现千公里级的量子密钥分配。日本提出了量子信息技术长期研究战略，将通过高强度的研发投入，在5至10年内建成全国性的高速量子通信网。
增强军事网络信息保密性。作为军事保密通信领域的“明日之星”，量子密钥技术在最近几十年得到了快速发展。量子密钥可以构建复杂的密码系统。由于对量子态进行测量将会改变最初的量子态，通过量子密钥建立的密码可以第一时间发现密码被窃取，从而有效抵抗针对密码系统的攻击，具有极高安全性。量子密钥成为引领未来军事革命的颠覆性、战略性技术。美国政府一直致力于使用抗量子加密(PQE)，开发量子密钥分发和加密技术以保护美国政府和军事通信和信息。印度国防部也于去年向印度第一家开发基于量子的商业网络安全解决方案的公司QNu Labs发出商业提案请求，采购基于量子密钥分发的“高级通信解决方案”，以应用于安全分发加密密钥。
提高军事导航定位精度。量子技术有望显著改善定位、导航和授时系统，特别是惯性导航，其基础是具有高时间测量精度的量子时钟，这对全球导航卫星系统和授时的发展至关重要。量子惯性导航系统由量子3D陀螺仪、加速度计和原子时钟组成，其中最成熟的是上世纪60年代开发的原子时钟，这使得量子惯性导航成为最成熟的量子技术之一，飞机、战车、舰艇等武器平台在量子加速器和量子陀螺仪的辅助下，可充分发挥量子导航设备精度高、重量轻的优势。另外，使用量子导航系统，武器平台无需定期通过导航卫星校正位置。美国、英国、澳大利亚等多个国家都在积极研发量子导航技术，并将其列为国防战略的重要一环。虽然目前量子导航技术尚未在军事领域大规模应用，但其在战场精度和安全性方面的优势是不容忽视的。英国国防科学与技术实验室(DSTL)从2014年开始研究一种以超冷原子为基础的加速计——QPS，并计划用这种量子系统对潜艇进行导航，其导航精度将比目前的GPS最多高出3个数量级，可大幅提升潜艇隐蔽性。相关技术在自动驾驶、无人机、导弹等领域也有着广阔的应用前景。不久的将来，量子导航或将重新定义战场精度，重塑未来战争面貌。
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