抢占未来先机 美中量子技术之争浮出水面

人气 11886

【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。

神秘难懂的微观量子世界概念图。(Shutterstock)

中共军队和国防工业也对量子技术产生了浓厚的兴趣,军方希望利用量子雷达和量子传感方面的进展,来抵消美军在隐形技术方面的优势。中共海军正在寻求为其潜艇开发一种量子罗盘,使其能够在没有北斗系统的帮助下进行导航。量子通信几乎是防篡改的,中共可能会将其军事电信过渡到量子网络。

苏紫云表示,“中共向来都是会宣传大于实质,量子罗盘、量子雷达理论上都是可以做的,可是你真的没有这些先进的晶片,一切都是零。”

林宗男表示,虽然有一些宣称中国量子科技进展的报导,但是中国的很多报导,他觉得真实性可能都要打上一个问号。目前还不清楚,有时候可能为了获取一些政府的经费,而做出来的内宣,还是真的有这些进展,其实就目前所看到的报导,还没有足够的证据来说明。

像其它新兴技术一样,量子已经成为中美竞争的一个关键因素。征服量子领域的竞赛是当今世界技术领域最激烈的竞争之一,人们正在见证一场量子之战,它将是在研究实验室中由大脑而不是枪支,由科学家而不是士兵进行的战斗。

第一个将量子技术投入使用的国家,将拥有一套可以压倒毫无准备对手的能力,能够以比对手实施有效防御更快的速度,威胁到对手的企业、军事和政府信息基础设施。

美国决意甩开与对手中共的差距

2022年,拜登政府开始禁止美国公司向中国出售用于超级计算机、人工智能和数据中心的高端芯片。

美国国家安全顾问杰克‧沙利文(Jake Sullivan)在2022年9月表示, “计算相关技术、生物技术和清洁技术是真正的力量倍增器”,并表示美国将实施出口管制,以领先于中共。

美国商务部长吉娜‧雷蒙多(Gina Raimondo)去年在一次演讲中也强调,美国将“加强出口管制系统”,并“采取行动保护在量子信息科学、半导体、人工智能、生物技术和清洁能源技术方面对中国(中共)的优势”。

《华尔街日报》3月初报导,拜登政府正在考虑采取一项新措施,限制美国对可能构成国家安全风险的海外先进技术的投资。该计划将涵盖对先进半导体、量子计算和某些形式人工智能(AI)的私募股权投资和风险投资,但不包括生物技术和清洁能源技术。

美国科技新闻网站Protocol报导,至少从2019年开始,美国商务部就一直在与私营部门就量子计算出口管制进行磋商,商务部可能针对中共在获得量子计算硬件、纠错软件和云服务方面,使用与半导体出口管制相同的监管工具。

兰德公司2022年报告建议:美国政府应该要求本土制造商报告其设备在海外的销售情况,未来,一旦技术接近于有效应用,就应该考虑出口管制的必要性。

2022年10月6日,美国总统拜登参观位于纽约州波基普西市的IBM工厂时,考察了量子计算机。(AFP)

量子技术是一个高度国际化的技术合作领域,中共的很多努力都依赖于与外国量子研究人员和科学家的合作,包括在美国和西方大学学习的中国学生。

《福布斯》去年10月份报导,虽然没有人证明中国量子计算产业的“王冠上的宝石” ,实际上是从美国或盟友那里偷来的,但毫无疑问,随着量子计算机产业部门的发展,中共将找到方法来利用美国、加拿大以及英国和荷兰等美国欧洲盟友的优势,来发展自己的量子产业。

中共当局重点扶持的合肥国家实验室(量子信息科学国家实验室),从2006年开始,就开始外派很多年轻的学生到世界各地学习,2011年这些留学生基本都回到了国内。在其网站上还有常年招聘海外优秀青年人才的启事。

兰德公司2022年报告认为,美国一些量子技术研究是与中国学者(尤其是军事大学的学者)合作完成的,存在技术泄露风险。

Serendipity Capital的首席执行官罗伯‧杰萨戴森(Rob Jesudason)今年一月份在《日经亚洲》上撰文说,如果西方想在量子计算领域获胜,就必须采取冷战思维,将量子计算技术置于太空竞赛级别的优先地位。

林宗男表示,“因为像现在中国(中共)政府所获得的高科技技术,其实都是在加强军方的武力。中国(中共)政府军方的武力,目前是全世界自由民主国家的最大威胁。所以一定要抱持着非常严谨的态度,不要再受到过去的它有庞大市场赚钱的思维影响。”

专家们认为,争夺量子领域领导地位的比赛不是短跑,而是一场漫长的比赛。结果不会在几个月或几年内决定,而是在几十年内决定。量子技术在发挥其全部潜力之前,仍有许多问题需要解决,很难预测何时或是否会出现重大的量子突破,而且这种突破可能是破坏性和危险的。有一点是肯定的,需要继续研究,也需要更多资金。

责任编辑:林妍#

相关新闻
美台寻求税收协定突破口 专家:中共如坐针毡
中共拿美光开刀反击美制裁 为何得不偿失
抢先看 苹果新一代iPhone 16带来何种变化
告别年薪数十万 这些高薪人士为何做此选择
如果您有新闻线索或资料给大纪元,请进入安全投稿爆料平台
评论