中国大陆对军用量子技术投资数十亿美元 为何美国老神在在？

中国大陆的墨子号通讯卫星，称号绝对无法破解，但美国的专家认为，量子讯号很容易被破坏，不是好的军用通讯技术。(图/新华社)

几年以前，量子技术被各国高度重视，包括量子雷达、量子加密通讯、量子电脑等等，又以中国大陆对量子技术最关注，2016年发射的「墨子号」是全球第1具量子通讯卫星，从此可见一般。但是美国却没有在该领域急起直追，反而不予理会，这是为什么？

防卫快报(Breaking Defense)报导，澳洲战略政策研究所(Australian Strategic Policy Institute)调查「最有影响力的已发表学术成果」，发现中国大陆在量子科学的4个方面中有三个方面处于领先地位。另一方面，美国米契尔研究所(Mitchell Institute)的潘尼(Heather Penney)研究员，她在最近的一份报告中警告说「中国大陆在的量子技术的专利数量，是美国的两倍，他们的研究投资也比美国更多。」

潘尼的报告称「中共政府在量子领域的投资预算可能是美国的3倍多，根据麦肯锡公司(McKinsey & Company)的数据显示，大陆在量子领域的投资额超过150亿美元，而美国只有37亿美元。」

不过，在同一份报告，她又说也许北京只投资了40亿美，出现前后矛盾的情况。

为何出现如此巨大的落差?这是因为中共政府的预算案是不透明的。兰德公司量子竞赛专家爱德华•帕克（Edward Parker）写道：「这种资金相互矛盾的报告，在中国大陆并不罕见。中共政府经常宣布雄心勃勃（且往往高度政治化）的开发目标，但这些目标之后并未实现的情况并不少见……因此，外界很难确定大陆在某一科研领域的支出总额，是更高还是更低。」

但北京方面模糊的预算，只是量子竞赛中不确定问题的开始，这有点像著名的「薛丁格的猫死活问题」，这也反映了华盛顿与北京对于「量子技术」的预测，北京认为它很重要，正在积极开发；但是华盛顿则认为北京的赌注，是注定失败的。

帕克表示，以「量子雷达」为例，一些中国大陆消息人士将其吹捧为「对抗美国隐形飞机的新兴武器」。在大陆官媒的科学节中，也称量子雷达具有「抗干扰、反隐身能力」，甚至在航展周边的行销摊位也是如此说。

普通雷达的工作原理是从飞机上反射无线电波，并根据反射的回波，计算目标物的位置；而俗称雷达隐身的技术，则是利用特定外型与吸波材料，吸收或散射这些无线电波的强度与方向，这样敌方雷达就无法接收到足够的反射波，也就不易判断飞机的位置。

至于量子雷达，在理论上它可以侦测到极微弱的反射，因为它的灵敏度要高得多。

潘尼和帕克解释说，具体来说，量子雷达利用了「亚原子粒子对」，具有「可纠缠」的特性。技术上，感测器先产生一堆纠缠粒子，并发送每对粒子中的一个到环境中，担任雷达波的角色。但同时在雷达站却保留另一个作为参考。当搜索粒子击中空中目标并反弹时，雷达站更容易找到微弱的反射，因为有参考粒子可供比较。

但是，许多美国专家认为，这个想法近乎狂想，实际上是不切实际的。前战斗机飞行员潘尼在她的简报会上说：「没有令人满意的方法来储存该参考粒子，或者在不打破它们纠缠的情况下，检查它们的状态，即使可以，也不清楚这个技术，如何变成军事上有用的目标跟踪。」

「美国军事界已达成共识，认定量子雷达不切实际，没有必要进行投资。」

当然，美国的判断也可能出错，不仅是中国大陆在押注量子雷达，法国、加拿大和奥地利的西方研究人员，也声称量子雷达取得了有希望的结果，其中一项研究声称，它比传统雷达效能提高了20%。

哈德逊研究所量子联盟计划主任赫尔曼(Arthur Herman)指出，「百分之二十的改进听起来并不是一个突破，」但正如爱德华•泰勒（Edward Teller,氢弹之父）常说的那样：如果物理学有效，相关技术就会随之而来。」

泰勒的格言是有道理的。但有时，就像美国冷战早期提出的「核动力飞机」和核动力吉普车」一样，技术上可行的东西，在军事上并不总是可行的。下一个是量子科学领域的另一个重大赌注「量子加密技术」。

虽然量子科学的起源，就是鼎鼎大名的爱因斯坦(Albert Einstein)，但他本人完全不相信量子纠缠，他形容为「远距离的幽灵行为」。他认为量子对出现纠缠，并且无论它们相距多远，都能瞬间知道对方的情况，是不可能的。这位伟大的科学家后半生都想在破解这个谜，称为大统一场理论。

但是爱因斯坦没有能解开，而且量子纠缠也确实存在。2022年诺贝尔物理学奖就颁给了实验证明「幽灵般的超距作用」的科学家。而早在2017年，中国大陆的「墨子号」量子通讯卫星升空，首次利用纠缠粒子，在太空和地面之间发送讯息，这项成就举世瞩目。此后，中国大陆发射了第2颗此类卫星并在北京和上海之间，建立起一条量子加密金钥，称为QKD。

「QKD」在理论上，是无法被第三方破解的，可以达到最佳的机密传输。这是因为，用于保护每个讯息的「量子金钥」是亚原子粒子，对外界刺激非常敏感，以至于仅仅测量一个粒子，就会改变其状态，也就无法读取。

这对于安全来说非常有用，但对于通讯双方来说却都不太好。 这就好比有人随机更改了电子邮件中的每个字母：读者会知道出了问题，但不知道原文所说的内容。敌人可能无法读取你的 QKD 加密讯息，但他们也可以轻松阻止你读取它们。，你无法收到，敌人破坏通讯的目的也成功了。

帕克说：「QKD 非常脆弱，因此很难窃听 QKD 讯号，但是，很容易干扰它。例如，墨子号卫星只能在无月的夜晚工作，因为月光（更不用说阳光）会淹没讯号。现在想像一下，一个大国的电子战部队，干扰这种讯息有是多么容易。」

事实上，美国国家安全局在 2020 年发布了一份公开说法，警告不要把QKD用在军事或情报目的。美国国家安全局不仅提到了它很容易干扰的问题，还提到了其他安全漏洞，以及需要专用硬体，本身也是巨大费用。

因此，美国政府网路安全方法，不是建立全新的QKD，而是使用新的、更强大的加密演算法升级现有软体，业界称为「后量子密码学」( PQC )。

美国国家安全局局长中曾根 (Paul Nakasone) 将军说：「我们正在与NIST合作开发新的密钥、代码和密码学，以确保我们的国家免受量子骇客 的侵害。」

帕克说，像大陆这样的专制体制来说，大型计划之所以具有吸引力，正是因为它们需要大量的工作，而不需要管投资的回报如何。它们是官僚帝国建设和宣传的机会，有时不会乎更小、更实际的项目。

帕克说，「北京很自豪他们铺设了数千公里的量子密钥分发网络，并发射了两颗不同的量子卫星，这是其他国家难以匹敌的。但是它的作用有多少，北京不会告诉你真相。」