關于量子計算技術將產生的沖擊,美國官方文件給的答案是“無法預知”。[美國國家科學和技術委員會(National Science and Technology Council):《聯邦量子信息科學預想》(A Federal Vision for Quantum Information Science),第14頁,2008年12月,網址:http://calyptus.caltech.edu/qis2009/documents/FederalVisionQIS.pdf] 在這種極其開放的措詞背后存在三層解讀:首先,可以確信的是量子計算技術的影響不僅會局限在科技領域,而且無疑將極大促進政治、經濟、社會、軍事等所有其他領域的發展,由此造成的一系列連鎖反應是否會達到工業革命式的規模和程度,實在讓人難以準確預測;其次,美國如果能夠首先獲取并在一段時間內單獨保持這種能力,其所形成的優勢對于保持美國的國際霸權地位所產生的巨大作用難以估量;最后,作為計算機和互聯網技術的策源地,美國如果在量子計算研究競爭中落于人后,或者僅僅是不能率先實現從理論到應用技術的突破,其所產生的負面效應不但讓美國決策者無法相像,可能更讓其不敢相像。
一、政治影響
計算能力是信息時代的基本生產力,不僅是國家實力的重要標志,更在國家實力競爭中發揮著關鍵作用。所謂計算,根本上說就是處理能力,在世界范圍內信息傳播速度基本一致的情況下,誰掌握更強的信息處理能力,誰就占據了信息競爭的高地,并能居高臨下投射影響力。上世紀中后期,計算機和網絡技術先后在美國發展壯大起來,并在向世界擴展的過程中加速了全球化進程。基于其掌握的大量核心技術,美國也在不斷攫取和積累國家政治影響力,高性能計算能力甚至能夠還直接影響國家重大決策。例如,通過上世紀90年代的“加速戰略計算計劃”,美國已經掌握了足以進行核爆炸模擬的計算能力,克林頓總統才會在聯合國推動并簽署《全面禁止核實驗條約》[杰拉德·密爾本:《費曼處理器:量子計算機簡介》,第101頁],如果對于國內高性能計算能力沒有信心,美國在這個問題上可能會采取不同的態度。正是深知高性能計算能力能夠形成的政治影響力,美國決心在下一次技術躍升中奪取優勢,從而繼續鞏固和加強其全球的領導力。
二、經濟影響
作為經典計算機的顛覆者,量子計算機可能會像經典計算機一樣形成完整的產業鏈條,從而在國家經濟體系中構成新的重要領域。圍繞研制通用型量子計算機的中心目標,量子計算技術的發展還會帶動量子導航、量子精密測量、量子通信以及相關軟件技術產業的繁榮。以量子計算為核心的量子信息科學是一種基礎學科,構成了解決其他復雜問題的基礎能力,如果量子計算機技術得到突破,其他諸如基因測序、新材料開發、藥物研制、代碼檢驗、加密解密等需要大量計算工作才能完成的研究都會取得突破,從而為提高國家整體經濟競爭力創造條件。
三、軍事影響
量子物理與計算科學第一次大規模結合的直接原因就是研制核心武器的需求。在計算技術此后的發展中,軍事應用價值始終是其重要推動力之一,甚至互聯網技術的誕生最初都是為了在計算彈道的大型計算機之間傳輸數據。毫無疑問,未來量子計算機的最大用戶依然將是具有軍事背景的組織或企業。除了通過建模和模擬功能確保核武器安全可靠性、加速高科技武器研發、解決新材料問題,量子計算能力與人工智能、大數據分析等技術結合,還將在戰場計劃、組織決策、后勤保障等方面發揮巨大作用,甚至有可能改變未來戰爭的形態。
四、信息安全影響
量子計算技術發展最意想不到的后果就是對網絡安全構成挑戰。目前世界上大量使用的公鑰加密算法幾乎都會被量子計算機輕易破解。而且,量子計算對于信息安全的威脅還具有前溯性,如果現在的通信網絡流量遭到竊聽并被存儲下來,未來潛在的對手利用量子計算能力,就能對這些通常加密的信息進行破解,從而在多年以后將威脅范圍追溯到當前。2012年,《連線》雜志披露美國國家安全局正在猶他州新建一座數據中心,稱其存儲規模可以達到驚人的“堯字節”。據思科公司估計,全球互聯網的流量在2010年到2015年將翻四倍,即便如此,每年的流量也不過1000艾字節(不到“堯字節”的1‰)。[ 詹姆斯·班福德(James Bamford):《國家安全局正在建設全國最大的間諜中心(小心你說的話)》(The NSA Is Building the Country’s Biggest Spy Center (Watch What You Say)),《連線雜志》(Wired),2012年3月15日,網址:https://www.wired.com/2012/03/ff_nsadatacenter/]換言之,如果該報道的內容屬實,國家安全局完全可以將互聯網自誕生以來產生的所有流量全部保存下來,作為一種戰略資源,供其在掌握量子計算能力后進行情報開發。因此,雖然量子計算機的出現可能還需要數十年,但這種能力本身已經具有了現實性威脅。
正如內燃機必然取代蒸汽機,第二次工業革命在產業革命的基礎上接踵而至。計算能力是信息時代的動力。信息時代即將發生新的根本性變化。即將進入新的歷史階段,在歷史即將發生轉折的彎道上實現超車。
(一)制定以量子計算技術為核心的量子信息科學發展戰略;
(二)超前展開抗量子密碼研究;
(三)引入私營企業和資本進入量子計算研究領域;
(四)合理統籌資源,積極鼓勵競爭;
(五)加強數學、物理、計算機等理工基礎學科建設,形成合理人才隊伍結構。
(知遠戰略與防務研究所 武獲山)
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