抢占未来先机美中量子技术之争浮出水面

量子计算机示意图。(Shutterstock)

【大纪元2023年04月08日讯】（大纪元记者宋唐、骆亚采访报导）继荷兰之后，3月31日，日本宣布收紧尖端芯片设备出口，两国均表示，支持美国去年10月对中共实施的芯片禁令。但这可能只是开始，美国政府正在考虑对中共进行出口管制的下一步目标——新兴的量子技术领域，涉及到量子计算硬件、纠错软件和向中国实体提供云服务等。

尽管对量子技术的实用性还存在争议，但人们预测量子技术是一项能改变游戏规则、导致产业变革的技术，其强大的计算能力，能够模仿高级复杂系统，可在破解密码、药物研发、气象预报、资源勘探等领域形成突破。

在量子计算竞赛中，第一个研发出高效可用量子计算机的国家，将在经济、国防和网络安全方面拥有优势；而如果落在后面，则可能会产生严重后果。

量子计算与科技变革

创业公司PsiQuantum的首席执行官杰里米?奥布莱恩（Jeremy O’Brien）表示：“量子计算的影响，将比迄今为止的任何技术都要深远。”

量子计算机公司IonQ的总裁兼首席执行官彼得?查普曼（Peter Chapman）也认为：“未来一百年的经济将由量子推动。因此，这不是一个我们想输的游戏。”

经典计算机依靠“比特”（0和1）来处理信息，支撑量子计算的“量子比特”是微小的亚原子粒子，可以取值为0或1，也可以同时取值为0和1的复杂组合。因此，量子比特突破了传统算力上的天花板。

台湾大学电机系教授林宗男告诉大纪元，比较两种计算能力的时候，可以想像为，一只现在我们可以放在口袋里面的手机，它的计算能力比十几、二十年前的电脑都还强。

2019年9月，谷歌发布了一台53个量子比特的量子计算机“悬铃木”（sycamore），首次实现了“量子优越性”。对一个数学计算，当时世界最强大的超级计算机“顶峰”（Summit）大约需要一万年的时间，“悬铃木”只用了200秒便给出了答案。

目前，大多数在线通信，包括金融交易和流行的短信平台，都受到加密密钥的保护，传统计算机需要花费数百万年才能破译。一台量子计算机大概可以在不到一天就可以破解，这仅仅还是开始。

这使得在十年或二十年内，目前的互联网加密协议无秘密可言。为了迎接这一天的到来，一些间谍机构正在储存加密的互联网数据，希望将来能够破解。拜登政府也准备对密码进行升级，要求在2035年前转向量子密码。

量子计算机还能够以前所未有的精度，模拟工业化学品的分子行为，指导科学家取得更快的结果。2019年，研究人员预测，只要有一千个容错量子比特，就能首次准确模拟出一种生产农业用氨的方法。分析师们预计，分子化学可能成为量子计算第一个真正的应用领域。

锂是电动汽车电池的主要成分，即使是一个原始的容错量子计算机，也可能会显示如何扩大其储存能量的能力，从而增加车辆的续航里程。

量子计算有可能在商业、金融和军事应用领域，释放出几乎前所未有的计算能力，从而成倍地加速创新。第一个将量子商业化的国家，在建立市场主导地位、发展量子治理模式和追求新的量子应用方面，将占据先机。

图为Intel总裁在CES电子展做演讲提到量子计算。(Ethan Miller/Getty Images)

美中发展量子技术重点不同

量子技术这场技术变革，让世界各国都投入大量资源，美国、中国、欧盟、英国、德国等国，都启动了量子技术的行动计划。

不过量子计算要实现真正的商业化，至少需要几百万的量子比特，即使是最乐观的分析师也认为，量子计算在未来5年内不会获得有意义的利润，可能需要10年以上才能达到这一目标。

目前最先进的量子计算机是IBM在2022年11月发布的433个量子比特的计算机，IBM还计划在2025年推出4158量子比特的计算机。

2021年，中国合肥本源量子公司研发的超导量子计算机“悟源”有24个量子比特，去年8月百度发布的量子计算机“乾始”，只有10个量子比特。

林宗男表示，“量子科技目前都还是在实验室中研究的一个技术，目前都只是一些研究的宣称，实际上进展如何，其实都还不明确。不像人工智慧（人工智能），人工智慧随着最近的GPT（Generative Pre-trained Transformer）的技术，每个人都可以感受到它的威力。”

兰德公司2022年评估，美国是目前大多数量子技术的世界领导者，并且在每个应用领域都处于或接近全球前列。

中共高层将量子技术视为战略重点，其第14个五年计划的一个优先要务是量子科技。中国的量子专家和中共政府评估称，中国在许多量子领域普遍落后于美国，但目标是到2020年代中期超越美国。尽管根据目前的发展轨迹，中国不太可能超越美国和欧洲，成为基础研究和开发的领导者，但它有可能在开发和部署早期量子计算应用方面有些进展。

台湾国防安全研究院战略与资源所所长苏紫云对大纪元表示，“中共挟着威权国家的这种优势，可以把量子科技快速地在各个平台上面做试验，包括金融部分、京沪量子光缆、墨子号量子卫星。看起来中国在基础研究上面也不弱，在实质的作业上，目前距离美国大概有一小段的距离，大概在三年到五年的落差，可是未来会拉大，原因就在于硬体会被限制住，也就停留在原地打转了。”

美中两国的研发重点存在差异，美国更关注更有经济效益的量子计算，而中共更关注与安全相关的量子通信，北京还有意在2030年前在卫星上安装“量子加密通信能力”。

2021年一家美国信息技术咨询公司发布了一份题为“量子时代的中国威胁”（The Chinese Threats in the Quantum Era）的报告，认为未来量子时代，来自中共的主要威胁是，北京可能会利用量子解密的功能，窃取如生物特征标记、秘密情报官员和来源身份、社会安全号码和武器设计等加密数据，中共经济间谍会越来越多地窃取用量子辅助模拟的基础制药、化学和材料科学研究。