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量子信息技术

 餐意院 2023-06-27 发布于福建

以分子、原子、原子核、基本粒子等微观粒子的量子态表示信息,并利用量子力学原理进行信息存储、传输和处理的技术。量子态是描述具有波粒二相性的微观粒子运动状态的函数。量子信息技术是量子物理学与信息技术相结合的新兴技术。目前,主要包括量子计算技术、量子通信技术和量子探测技术等。

折叠 量子计算技术

基于量子力学原理,借助微观粒子量子态的叠加、纠缠和不确定性,以全新的方式进行编码、存储和计算的技术。其核心特征是具有超强计算能力和存储能力。量子计算机是存储及处理量子信息、运行量子算法的物理装置,主要通过控制微观粒子产生的叠加态和纠缠态来记录和运算信息。其突出优点是:能够实现量子并行计算,运算速度快;利用量子叠加效应,n个量子比特可存储2n个数据,存储能力强。

量子计算具有广阔的军事应用前景:

①运用量子计算超强运算能力,可快速破译现有密码体系,对现有的以数字为基础的密钥体系形成整体颠覆,从而掌握信息主动权。

②运用量子计算,可以对海量情报数据进行实时分析处理,大幅度提升作战评估与决策能力。

③运用量子计算,可以有效解决高性能、大数据计算问题,加快复杂武器系统的设计和试验进程,缩短建模仿真时间,提升武器装备的研发效率。

折叠 量子通信技术

利用量子力学原理和微观粒子的量子特性进行信息传输的通信技术。主要包括量子密钥传输和量子隐形传态两种。量子密钥传输,是利用微观粒子量子态不可复制的特点,解决经典通信系统中密钥传输的安全问题。在量子通信传输过程中,一旦中途遭到“窃听”,其量子态就会自动发生改变,从而可以实现理论上的绝对安全。量子隐形传态,是以量子系统的量子态作为信息载体,利用量子纠缠效应,实现信息远程实时传输。量子纠缠是指在微观世界里,有共同来源的两个微观粒子之间存在量子纠缠关系,不管它们距离多远,只要其中一个粒子状态发生变化,另一个粒子状态也会随即发生改变。量子隐形传态就是将由一个源产生的两个相互纠缠的量子分发到通信双方,其中一方对量子进行量子态测量,在该量子的量子态确定的同时,通信另一方的纠缠量子会实时产生感应,其量子态立刻变为被测量量子的量子态,从而实现信息远程实时传输。与传统的通信技术相比,量子通信技术具有安全、实时、高效等优点。

在军事应用方面,利用量子密钥传输进行保密通信,可大幅度提高信息传输的安全性,从而确保军事通信的保密性;利用量子隐形传态,可大幅度提高复杂环境下的通信质量与效率,特别是水下通信的质量与效率,为深海远洋通信提供新的技术途径,并有助于构建安全、实时、高效的远距离军事信息网。

折叠 量子探测技术

利用量子纠缠和相干叠加特性,对物体进行测量或成像的技术。主要包括:量子成像技术、量子雷达技术和量子传感技术等。量子成像技术,是利用量子光场实现超高分辨率成像;量子雷达技术,是基于量子纠缠理论,将量子信息调制到雷达信号中,从而实现目标探测;量子传感技术,是利用量子信号对环境变化的极高敏感性来提高测量精度。量子探测技术还很不成熟,但其具有重要的军事应用价值,将对未来作战模式产生深远影响,真正实现全天候、反隐身、抗干扰作战。

未来,量子信息技术将不断突破各种瓶颈技术和障碍,逐步走向成熟,在指挥控制、情报侦察、军事通信等军事领域将具有广泛的应用前景。

(作者: 孙晓文)

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