中國大陸對軍用量子技術投資數十億美元 爲何美國老神在在？

中國大陸的墨子號通訊衛星，稱號絕對無法破解，但美國的專家認爲，量子訊號很容易被破壞，不是好的軍用通訊技術。(圖/新華社)

幾年以前，量子技術被各國高度重視，包括量子雷達、量子加密通訊、量子電腦等等，又以中國大陸對量子技術最關注，2016年發射的「墨子號」是全球第1具量子通訊衛星，從此可見一般。但是美國卻沒有在該領域急起直追，反而不予理會，這是爲什麼？

防衛快報(Breaking Defense)報導，澳洲戰略政策研究所(Australian Strategic Policy Institute)調查「最有影響力的已發表學術成果」，發現中國大陸在量子科學的4個方面中有三個方面處於領先地位。另一方面，美國米契爾研究所(Mitchell Institute)的潘尼(Heather Penney)研究員，她在最近的一份報告中警告說「中國大陸在的量子技術的專利數量，是美國的兩倍，他們的研究投資也比美國更多。」

潘尼的報告稱「中共政府在量子領域的投資預算可能是美國的3倍多，根據麥肯錫公司(McKinsey & Company)的數據顯示，大陸在量子領域的投資額超過150億美元，而美國只有37億美元。」

不過，在同一份報告，她又說也許北京只投資了40億美，出現前後矛盾的情況。

爲何出現如此巨大的落差?這是因爲中共政府的預算案是不透明的。蘭德公司量子競賽專家愛德華•帕克（Edward Parker）寫道：「這種資金相互矛盾的報告，在中國大陸並不罕見。中共政府經常宣佈雄心勃勃（且往往高度政治化）的開發目標，但這些目標之後並未實現的情況並不少見……因此，外界很難確定大陸在某一科研領域的支出總額，是更高還是更低。」

但北京方面模糊的預算，只是量子競賽中不確定問題的開始，這有點像著名的「薛丁格的貓死活問題」，這也反映了華盛頓與北京對於「量子技術」的預測，北京認爲它很重要，正在積極開發；但是華盛頓則認爲北京的賭注，是註定失敗的。

帕克表示，以「量子雷達」爲例，一些中國大陸消息人士將其吹捧爲「對抗美國隱形飛機的新興武器」。在大陸官媒的科學節中，也稱量子雷達具有「抗干擾、反隱身能力」，甚至在航展周邊的行銷攤位也是如此說。

普通雷達的工作原理是從飛機上反射無線電波，並根據反射的回波，計算目標物的位置；而俗稱雷達隱身的技術，則是利用特定外型與吸波材料，吸收或散射這些無線電波的強度與方向，這樣敵方雷達就無法接收到足夠的反射波，也就不易判斷飛機的位置。

至於量子雷達，在理論上它可以偵測到極微弱的反射，因爲它的靈敏度要高得多。

潘尼和帕克解釋說，具體來說，量子雷達利用了「亞原子粒子對」，具有「可糾纏」的特性。技術上，感測器先產生一堆糾纏粒子，併發送每對粒子中的一個到環境中，擔任雷達波的角色。但同時在雷達站卻保留另一個作爲參考。當搜索粒子擊中空中目標並反彈時，雷達站更容易找到微弱的反射，因爲有參考粒子可供比較。

但是，許多美國專家認爲，這個想法近乎狂想，實際上是不切實際的。前戰鬥機飛行員潘尼在她的簡報會上說：「沒有令人滿意的方法來儲存該參考粒子，或者在不打破它們糾纏的情況下，檢查它們的狀態，即使可以，也不清楚這個技術，如何變成軍事上有用的目標跟蹤。」

「美國軍事界已達成共識，認定量子雷達不切實際，沒有必要進行投資。」

當然，美國的判斷也可能出錯，不僅是中國大陸在押注量子雷達，法國、加拿大和奧地利的西方研究人員，也聲稱量子雷達取得了有希望的結果，其中一項研究聲稱，它比傳統雷達效能提高了20%。

哈德遜研究所量子聯盟計劃主任赫爾曼(Arthur Herman)指出，「百分之二十的改進聽起來並不是一個突破，」但正如愛德華•泰勒（Edward Teller,氫彈之父）常說的那樣：如果物理學有效，相關技術就會隨之而來。」

泰勒的格言是有道理的。但有時，就像美國冷戰早期提出的「核動力飛機」和核動力吉普車」一樣，技術上可行的東西，在軍事上並不總是可行的。下一個是量子科學領域的另一個重大賭注「量子加密技術」。

雖然量子科學的起源，就是鼎鼎大名的愛因斯坦(Albert Einstein)，但他本人完全不相信量子糾纏，他形容爲「遠距離的幽靈行爲」。他認爲量子對出現糾纏，並且無論它們相距多遠，都能瞬間知道對方的情況，是不可能的。這位偉大的科學家後半生都想在破解這個謎，稱爲大統一場理論。

但是愛因斯坦沒有能解開，而且量子糾纏也確實存在。2022年諾貝爾物理學獎就頒給了實驗證明「幽靈般的超距作用」的科學家。而早在2017年，中國大陸的「墨子號」量子通訊衛星升空，首次利用糾纏粒子，在太空和地面之間發送訊息，這項成就舉世矚目。此後，中國大陸發射了第2顆此類衛星並在北京和上海之間，建立起一條量子加密金鑰，稱爲QKD。

「QKD」在理論上，是無法被第三方破解的，可以達到最佳的機密傳輸。這是因爲，用於保護每個訊息的「量子金鑰」是亞原子粒子，對外界刺激非常敏感，以至於僅僅測量一個粒子，就會改變其狀態，也就無法讀取。

這對於安全來說非常有用，但對於通訊雙方來說卻都不太好。 這就好比有人隨機更改了電子郵件中的每個字母：讀者會知道出了問題，但不知道原文所說的內容。敵人可能無法讀取你的 QKD 加密訊息，但他們也可以輕鬆阻止你讀取它們。，你無法收到，敵人破壞通訊的目的也成功了。

帕克說：「QKD 非常脆弱，因此很難竊聽 QKD 訊號，但是，很容易干擾它。例如，墨子號衛星只能在無月的夜晚工作，因爲月光（更不用說陽光）會淹沒訊號。現在想像一下，一個大國的電子戰部隊，干擾這種訊息有是多麼容易。」

事實上，美國國家安全局在 2020 年發佈了一份公開說法，警告不要把QKD用在軍事或情報目的。美國國家安全局不僅提到了它很容易干擾的問題，還提到了其他安全漏洞，以及需要專用硬體，本身也是巨大費用。

因此，美國政府網路安全方法，不是建立全新的QKD，而是使用新的、更強大的加密演算法升級現有軟體，業界稱爲「後量子密碼學」( PQC )。

美國國家安全局局長中曾根 (Paul Nakasone) 將軍說：「我們正在與NIST合作開發新的密鑰、代碼和密碼學，以確保我們的國家免受量子駭客 的侵害。」

帕克說，像大陸這樣的專制體制來說，大型計劃之所以具有吸引力，正是因爲它們需要大量的工作，而不需要管投資的回報如何。它們是官僚帝國建設和宣傳的機會，有時不會乎更小、更實際的項目。

帕克說，「北京很自豪他們鋪設了數千公里的量子密鑰分發網絡，併發射了兩顆不同的量子衛星，這是其他國家難以匹敵的。但是它的作用有多少，北京不會告訴你真相。」