抢占未来先机 美中量子技术之争浮出水面

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【大澳门威尼斯人赌场官网2023年04月08日讯】(大澳门威尼斯人赌场官网记者宋唐、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澳门威尼斯人赌场官网,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澳门威尼斯人赌场官网表示,“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#

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