五角大楼科学顾问称,量子雷达对军方没有任何好处
2021-06-07
来源: 网电空间战
美国美国国防科学委员会发表的一份报告,对量子雷达将大大增强军方探测能力的说法表示怀疑。
美国国防部( DOD) 的一个顶级独立科学顾问委员会对最近的许多预测泼冷水,即量子雷达将不会实现远远超出传统雷达系统的新检测水平。但是最可恶的是,美国国防科学委员会(DSB) 得出的结论是,量子雷达技术“不会为国防部提供升级能力”。
DSB 的结论在美国国会研究服务处 (CRS) 2021年5 月发表的一份报告中被引用。这份名为“防御入门:量子技术”的报告概述了美国军方正在进行的量子科学研究。除了量子雷达研究的坏消息外,该报告还指出了仍然有希望的量子科学应用,包括量子传感、量子计算机和量子通信。
中国互联网:2018 年展示的据称是中国的量子雷达原型
2019 年,DSB 发布了其有限分发报告“量子技术的应用”的非机密摘要。DSB 主任克雷格·菲尔兹 (Craig Fields) 在总结中写道,量子技术“表现出增强或颠覆当前作战能力的巨大潜力”,并且美国国防部“在理解这些技术的进步方面保持领先优势”至关重要。除了得出量子雷达不会为美军提供任何升级的传感能力的结论外,该报告还得出了许多关于量子传感的其他结论:
量子科学定义了物理宇宙在亚原子水平上的运作方式。从本质上讲,它是一种描述组成原子的粒子如何工作和相互作用的方式。至少在理论上,量子雷达与其他雷达系统的不同之处在于,它使用纠缠光子而不是反射的无线电波来检测目标。也就是说,量子雷达依赖于一种称为“量子纠缠”的现象,其中这些亚原子粒子基于量子特性成对有效地连接在一起。无论距离如何,这似乎都是正确的,即使它们之间的距离非常大,这也可能允许纠缠粒子之间非常快速的相互作用。
当纠缠粒子的某一性质发生变化时,其配对的粒子也会发生相应的变化。例如,如果纠缠对中的一个粒子具有向上的自旋,则另一个必须具有向下的自旋。因此,相关理论认为,当量子雷达发射的一个纠缠粒子遇到目标时,另一个纠缠粒子应该相应地立即做出响应,从而可以更精确、更快速地检测目标。例如,如果量子雷达发射的纠缠粒子遇到飞机,它们的纠缠对应该立即响应。
与任何有可能导致革命性军事应用的新兴技术一样,在谈到量子技术时,对手的能力也存在问题。CRS 报告的作者特别提出了“美国竞争对手开发量子技术军事应用的努力有多成熟?” 以及“如果有的话,这种努力会在多大程度上威胁到先进的美国军事能力,例如潜艇和隐形飞机?”
考虑到过去几年中发布的几项与量子雷达相关的公告,这些问题已经引起了一段时间的关注。美国麻省理工学院在 2019 年报告称,量子雷达已在奥地利首次展示,但在此之前,中国在 2018 年宣布已开发出一种量子雷达系统,该系统甚至可以检测到最强大的隐形平台,从而成为头条新闻。同年,加拿大开始资助一个量子雷达项目。更早的报道称,中国正在开发基于类似概念的卫星,这些概念声称能够使隐身技术过时。类似的主张 经常是关于新的雷达技术,但到目前为止,它们大多是夸张的。
顺便说一下,这就是量子雷达的样子。谁能翻译一下小册子?#Zhuhai pic.twitter.com/e47m03hXFv
— 史蒂夫·特林布尔 (@TheDEWLine) ,2018 年 11 月 5 日
虽然最近的 DSB 报告可能会让人怀疑量子雷达的未来以加强美国军方的跟踪和检测能力,但美国国防部仍有很多机会利用最新的量子信息科学来改进其他能力和系统。美国国防部长办公室没有在其 2022 财年所有量子科学研究的最新预算申请中提供确切数字,但 DSB 的报告估计,五角大楼已为量子技术拨款超过 6.88 亿美元,属于当前财政周期的研究。
在五角大楼提出的 2022 财年预算中,美国国防部长办公室 (OSD) 要求通过其技术创新计划要素为“量子信息科学技术创新”增加 2900 万美元,尽管量子雷达的工作不在所列计划之列。
2020年,美国海军指定海军研究实验室为其量子信息研究中心,而美国空军研究实验室则有自己的量子科学研究计划。美国能源部也在量子信息科学方面投入巨资。DSB 此前曾指出,美国国防部对量子技术的兴趣“远远超过商业利益”,并且“该部门将需要成为将这些技术提升到可部署就绪水平的关键投资者”,并建议与学术界合作推进其研究。
DSB 发现量子传感、量子计算和量子通信仍有希望,这些都是 OSD 在其 2022 财年预算请求中概述的领域。量子传感涉及使用纠缠特性来开发比传统系统灵敏得多的传感器。应用包括更精确的全球定位系统 (GPS) 系统;为海上监视制造更灵敏的磁传感器;探测地下结构和核材料;和更多。
与此同时,量子计算可以提供比当今可用的处理速度指数级更高的处理速度。人工智能和机器学习是量子计算研究的首要任务,DSB 在 2019 年建议国防部“必须监控和了解国内外量子计算的技术进步,以便迅速利用新兴的进步。” 随着人工智能越来越多地融入国防部从前到后的行动,量子计算显然将成为更大的研究重点。
最后,量子通信有朝一日可以利用纠缠来创建点对点加密通信,这种通信可以受保护到几乎不受窃听或网络攻击的影响。然而,去年,美国国防部负责研究和工程的国防部副部长指出,这三个研究领域都仍然具有长期前景,美国国防部应该对其时间表保持现实的推测。
尽管如此,就在2021年 2 月,负责研究和工程的美国国防部副部长办公室吹嘘其对量子科学的研究可以实现新水平的飞机或导弹跟踪。既然这份报告声称量子雷达没有提供增强的功能,那么美国国防部可能会将其量子科学研究重点转移到其他应用上。