【摘要】

量子力学的物理理论已有一个多世纪的研究，但近年来，出现了许多新的潜在应用，并已进入或接近实际发展。虽然这些应用中的一些比其它应用更接近于准备就绪，但其中许多在商业领域和国家安全领域都很重要。

量子技术分为三大类：量子传感、量子通信和量子计算。

量子传感具有广泛的潜在应用，例如生物医学成像、增强成像和雷达，以及在拒绝使用全球定位系统的环境中的导航。其中一些应用程序可以在几年内完成。

量子通信的主要近期应用是提高通信对抗截获和窃听的安全性(大众媒体有时称为“不可访问”通信，尽管在实践中仍然存在安全漏洞)。这种技术已经在欧洲的商业应用范围有限，而在中国的商业应用范围更大，但在美国却没有。许多美国专家怀疑量子通信能否在安全通信方面提供重大改进。量子通信还具有除了增强安全性之外的应用(例如量子计算机联网)，但是这些其它应用将无法准备好很多年。

与量子传感和量子通信相比，量子计算离技术准备相去甚远，但如果成功部署，它将产生最大的长期影响。量子计算最终会导致生物化学、材料科学、药物发现和（未来还会）机器学习方面的重大改进。更引人注意的是，从当前大小大幅提升的量子计算机最终可能会威胁公钥加密的安全性，公钥加密目前用于保护几乎所有通过互联网发送的数据。然而，在任何现有的量子计算机达到这些理论能力之前，都需要取得重大的技术进步，目前还不清楚近期量子计算机将具有哪些应用(如果有的话)。

大多数工业化国家将大量资源用于量子技术的研究和开发。美国和中国在总体投资方面领先，但加拿大、英国、欧盟、日本和澳大利亚都是重要的参与者。广义地说，美国在量子计算以及可能的传感领域是世界领先的，而中国则是量子通信领域的世界领先者。例如，美国私营企业已经建造了原理性量子计算机，在某种极其专业的计算中，这些计算机处于或接近超过世界上最强大的超级计算机的程度，而中国是唯一成功发射了一颗能够传输量子安全的洲际通信的卫星的国家，尽管数量有限。

本报告概述了量子技术的现状及其潜在的商业和军事应用。作者讨论了量子技术的三大类。他还考虑了未来几年可能的商业前景、主要国际参与者以及这些新兴技术对国家安全的潜在影响。本报告基于对现有学术文献、新闻报道和政府发布的立场文件的调查。

主要发现

量子技术分为三大类：量子传感、量子通信和量子计算。量子技术的每个子领域都可能对国家安全产生重大影响。

量子传感是指利用量子力学构建极其精确的传感器的能力。这是被认为具有最近期操作潜力的量子技术的应用。量子传感的一些主要应用包括位置、导航和计时，以及可能的情报、监视和侦察。

量子通信技术的主要近期应用是防止窃听者的安全，主要是通过一种称为量子密钥分发 (QKD) 的方法。长期应用包括将量子计算机和传感器联网。量子通信技术可以使用 QKD 来保护敏感的加密通信免受恶意拦截，尽管一些专家认为其他安全解决方案更有前途。

量子计算是指计算机原则上可以比标准计算机从根本上更快地执行某些计算。在标准计算机上完全无法解决的某些问题在量子计算机上可能变得可行。量子计算最终可能对国家安全产生最严重的影响。能够在当前加密中部署 Shor 算法的大型量子计算机将对几乎所有互联网安全产生毁灭性影响。

量子技术没有明确的全球领导者

美国、中国、欧盟、英国和加拿大都有具体的国家举措来鼓励量子相关研究。

美国和中国在总体支出和最重要的技术示范方面占主导地位，但加拿大、英国和欧盟在某些子领域也处于领先地位。中国是量子通信的世界领先者，美国是量子计算的世界领先者。

影响最大的量子技术还需要很多年。

在未来几年内，量子传感的应用可能会在商业或军事上做好准备。量子通信技术的有限商业部署已经存在，但最有用的军事和商业应用还需要很多年。未来几年可能会有基于量子计算机的应用，但所有目前已知的应用可能至少需要十年时间。

【目录】

第一章 介绍

第二章 量子技术概述

第三章 未来几年展望

第四章 主要参与者

第五章 国家安全影响

第六章 结论

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