美军上将：美国5G输给了中国，量子竞赛不能再输了

6月30日，美国网络司令部、国家安全局前负责人Mike Rogers上将和量子软件提供商Classiq首席执行官兼联合创始人Nir Minerbi一起，在美国联邦技术决策新闻网站Nextgov上，描述了量子技术的全球战略发展，并提出了四种赢得这场竞争的方法。

Mike Rogers上将

量子计算是一种具有广泛影响的新兴战略技术。它解决问题和执行计算的能力是现有经典计算机无法或永远无法做到的，这带来了大量的战略机遇和挑战。

人们的注意力都集中在使用量子计算机解密上，金融系统和许多计算机网络都受到曾经认为牢不可破的加密方案保护。事实上，经典计算机确实需要很多年才能打破它；但是，一台足够强大的量子计算机可以在几个小时内破解密码。突然之间，银行账户、健康记录和其他敏感信息都可能会暴露无遗，造成难以估量的间接损害。虽然可以破解密码的量子计算机在未来5-10年内不太可能出现，但图谋不轨者已经在记录敏感的加密信息，并准备在未来解密它。即使考虑到区块链，公钥对公钥和重复的公钥对公钥哈希地址也容易受到量子攻击，这引发了对由区块链保护的比特币和合约的担忧。

这些相同的量子计算技术也可以作为一种强大的防御措施。许多组织正在使用量子技术，特别是量子密钥分发，来创建更难破解或获取访问权限的加密方案。虽然公司确实应该考虑量子计算机对其加密和通信系统的正面和负面影响，但他们也应该意识到，他们可以从卓越的量子计算技术中获得战略影响力。

处理庞大的数据集时，量子可以成为改变游戏规则的差异化因素，这些模型具有许多变量，但随着时间的推移表现出很高的变化率。这适用于大胆创新项目：治愈癌症、解码人类基因，也适用日常问题，如优化航线或平衡个人股票投资组合。

以储能为例。量子计算机擅长模拟化学和药物化合物，因为化学相互作用是在量子物理学层面上完成的，正如诺贝尔奖获得者Richard Feynman在40年前指出的那样，量子系统是模拟量子现象的最佳选择。功能强大的量子计算机以及驱动软件可用于开发具有更高效率、更轻重量和更高容量的优质电池。由于电池约占电动汽车成本的30%，并在其实用性方面发挥着关键作用，因此电池技术的领先地位可以转化为车辆电气化、建筑物储能等方面的领先地位。

机器学习（ML）是另一个例子。无论是改进交互式AI、解决蛋白质折叠问题还是分析图像和视频，开发领先ML功能的国家都可以获得战略优势。量子计算为ML提供了巨大的新机会：它们源于量子计算机能够加载比经典计算机更多的信息，同时执行大量计算并利用这些能力发现新的、有意义的数据模式。

这种并行执行大量计算（而不是按顺序）的独特量子能力，对于更好的天气预报、更准确的金融风险评估以及简化供应链、优化流量和改善共享资源（如蜂窝频谱）的动态分配能力非常有用。

许多国家都明白这一点。事实上，我们正看到一场全球性的“量子军备竞赛”，这与几十年前的太空竞赛有着相似之处。例如，据报道，中国正在向“国家量子计划”投资100亿美元。除了成员国单独承诺之外，欧盟还承诺了大量资金。作为“国家量子计划”的一部分，美国承诺了12亿美元的资金，随后又为人工智能和量子中心提供了10亿美元的国家科学基金会资金。包括俄罗斯、日本、印度、德国和法国在内的许多其他国家已经创建了自己的国家量子计划。

那么，又是什么构成了量子技术优势呢？我们来看看两个关键组成部分：硬件和软件。量子计算硬件是关于探索创建高质量量子比特的新方法，并将其集成到具有更大容量、更高计算精度的机器中。但是，如果没有软件允许研究人员快速将他们的算法转换为量子计算机操作所需的低级指令，这种硬件将毫无用处。今天，这种量子电路的创建几乎是手动完成，非常接近硬件本身。但随着计算机变得越来越强大，人类将不可能应对量子电路的规模性和复杂性，除非他们利用软件开发平台的新突破。

传统计算能力是有限的：必须将数据分成1和0。量子改变了这一点，从而开辟了可以同时查看多个变量的时代机会。

获得和保持战略优势需要长期规划和集中执行。曾有分析人士说，美国在“5G战争”中输给了中国。美国还能承受失去量子竞赛的代价吗？如果中国或另一个国家明天早上公布了一台科学可信的量子计算机演示，可以破解金融加密或准确模拟复杂分子，将会怎么样？一夜之间，世界将完全不同。

以下是各国增加赢得比赛机会的四种方式：

1）投资基础研究。就像美国国立卫生研究院(NIH)在解决艾滋病毒方面投入巨资一样，政府可以利用资金鼓励学术和产业研究中心开发下一代架构并构建更高性能的计算机。

2）投资劳动力。量子计算需要以不同的方式思考软件设计。事实上，当今大多数量子计算机都是由拥有物理学博士学位和量子信息科学学位的人员编程的。但具备这种资格的人越来越难找到。通过帮助培训下一代量子软件工程师，并投资于使量子编程更容易的技术，各国可以缩小量子软件工程师的供需缺口。

3）为这些产品创造一个初始市场，并将其作为自由市场需求的先驱。在最初的太空竞赛中，很明显计算机需要在集成电路的帮助下实现小型化。通过保证大量产品的初始购买，就像美国政府在新冠疫苗完全开发之前保证购买一样，政府可以降低这些大额投资的风险。

4）控制战略技术的出口。虽然ITAR（国际武器贸易条例）有其缺陷，但它在很大程度上成功防止了强大的武器技术落入敌人之手。

我们正处在一个关键时刻。不要等待量子领域的“斯普特尼克时刻”(指1957年苏联抢先发射世界上第一颗人造卫星)，现在是时候加紧发展量子技术了。

参考链接：

https://www.nextgov.com/ideas/2022/06/quantum-computing-arms-race-not-just-about-breaking-encryption-keys/368834/