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量子技术将为中西情报与安全关系带来颠覆变革

发布时间:2021/5/7
  分析认为,中国大力发展的量子计算机和量子卫星支持的通讯网络将给中国的情报侦察和保密能力带来飞跃式的提升。同时,中国量子通讯网络对卫星的依赖也可能给美国两国带来在空间领域合作的动力。
  美国企业研究所(AEI)4月底发表有关量子计算与国家安全问题的报告说,如果美国的对手在美国的网络防御能力升级之前取得量子计算能力优势,美国的国家安全防御可能变得脆弱。
  而就在不久前,英国情报机构政府通信总部(GCHQ)负责人杰里米·弗莱明(Jeremy Fleming)4月23日在一次公开演讲中表示,量子计算正在给西方国家带来潜在的风险,西方国家的对手可能会利用量子计算破坏现代加密技术。
  他说:“这意味着我们需要走在前面——我们需要设计抗量子算法,我们需要设计出能防范量子技术的网络安全方法,以便为未来做好准备。一些对手以后可能会利用量子计算机回头研究我们现在认为是安全的东西,我们要为此做好准备。”
  “超强破解”与 “绝对安全”:基于量子科技的加密技术的正反面
  美英等西方国家的担忧反映了量子科技对国家安全和情报工作“攻”、“守”的两面的变革。
  从“攻”来说,以量子计算为代表的算力正在威胁现有的传统密码体系,这一判断已经是主要密码技术国家的共识。
  军事与情报技术专家、布鲁金斯学会访问研究员汤姆·斯蒂芬尼克(Tom Stefanick)说,技术成熟、强大的量子计算机使用量子算法会让网络传输中以传统数学模式加密的信息无所遁形。
  “量子计算机能够破解当前基于数学原理而非物理原理的基于数论的加密代码。”斯蒂芬尼克对美国之音说:“使用量子计算机,预计有可能破解今天的加密信息,其中也包括过去储存的信息。所以破解加密会影响已经存储的信息以及当前活跃的数据。”
  这就意味着,从理论上来说,如果中国掌握了量子计算机的超强计算能力,可以破解以前成功截取、但未能“解码”的对手国家网络中的信息。
  去年12月4日,中国科学技术大学宣称构建出76个光子的量子计算原型机“九章”,比谷歌公司此前设计的量子计算机“悬铃木”(Sycamore)快100亿倍。
  这两项量子计算机项目的计算能力都受到了技术工程专家的质疑。专家指出,它们还不能用于解决现实世界中的实际问题。斯蒂芬尼克说,目前的量子计算技术还不能用来破解高度加密的数据,但这样的变革只是时  从情报保密的“守”的角度来看,斯蒂芬尼克介绍说,由于中国不断发展量子加密,美国有朝一日将失去获取中方量子加密下情报数据的手段。
  他说:“量子加密与我们今天使用的数学加密有着本质的不同,因为量子加密是基于一种不可破解的物理原理——从物理上讲,破解量子加密是不可能的。”
  墨子号通信: 跨越4600公里的星地量子密钥分发
  中国不仅在量子计算机的发展上突飞猛进,而且还在建立一个天地相连、理论上不可能破解的量子通信网。
  “中国在国家安全问题上,信息流动是一个优先考量。”斯蒂芬尼克说。
  中国科学技术大学今年1月7日宣布,中国科研团队实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发。中国官方的新华社报道说,这标志着中国已构建出“天地一体化广域量子通信网”的雏形。
  新华社说,整个网络覆盖四省三市32个节点,包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网,通过两个卫星地面站与2016年发射的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”相连,目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。
  分析认为,这显示了中国要在量子科技、特别是量子通信方面拔得头筹的决心。如果中国实现这一通讯网的部署,这将对中国的情报保密工作带来极大的硬件优势。
  斯蒂芬尼克说,中国努力发展的这种被称为“量子密钥分发”(简称QKD)方法的信息传送技术,从量子物理的角度来看是绝对安全保密的。
  他说:“中国创建量子安全网络的努力,我们确实对它毫无办法,这是物理原理在中国工程设计和基础设施开发中的应用。”
  AEI的报告说,世界各国政府目前在量子技术研发上承诺的公共拨款目前达到225亿美元。计划投入数额超出10亿美元的国家包括印度、英国、美国、法国、德国和中国。其中,中国以100亿美元的“大手笔”高居各国之首。
  中国国家主席习近平去年在中共中央政治局的一次集体学习时表示,要保证对量子科技领域的资金投入,提供有力的政策支持。
  中国量子科学研究领头人潘建伟2018年在接受《麻省理工科技评论》采访时说:“在现代信息科学发展的初期,我们曾经只是跟随者和学习者……现在我们有机会成为引领者。”
  中国目前的量子研究的专利数量方面已经是美国的两倍以上。在量子通信和密码学领域,中国2018年的专利总数超过美国、欧盟、日本和韩国的总和。
  与中国的政府主导模式不同,美国此前一直以政府与私营部门合作的模式发展量子科技。AEI的报告说,美国国防部在量子方面的研究已经进行了几十年;情报部门、能源部在2010年代中期就与私营部门在量子科技发展保持合作。
  为了应对与量子相关的密码科技挑战,美国国家标准技术研究所(NIST)从2016年开始就着手提高政府系统的“抗量子”安全能力。
  2018年,美国政府把量子计算提升到一项战略要务。特朗普行政当局2018年发布《量子信息科学国家战略概述》。随后,旨在加速量子计算研发的《国家量子计划法案》获得国会通过,法案要求国会在十年的研究计划的前5年拨款12.75亿美元。
  设在加拿大多伦多的创新未来中心(Center for Innovating the Future)联合创办人阿比舒尔·普拉卡什(Abishur Prakash)说,量子科学不仅从军事和情报层面影响地缘政治,计算能力的提升将影响人类社会的方方面面。
  他说:“所以我想在未来五年内,我们将看到量子计算走出边缘,真正成为聚光灯下的焦点,就像人工智能今天这样。”
  普拉卡什说,人工智能发展与量子计算相辅相成:“因为人工智能需要大量的原始计算能力来处理大量的数据,无论是预测医疗诊断还是华尔街的数据建模,都需要大量的计算能力,而这些计算能力将由量子计算机提供。”
  分析:中国量子通信网络发展取决于太空安全
  由于量子信号在光纤中会发生过多损耗,中国目前日渐成熟的QKD技术主推基于卫星平台和地面光纤网相结合的量子通信手段。专家说,这一技术特点可能会促使美中两国在太空领域安全方面的合作。
  布鲁金斯学会的斯蒂芬尼克说:“中国在全球范围内发展量子安全网络的一个潜在的积极方面,可能在于安全卫星作为其量子密钥分发网络的这个部分,这一点已在其公开演示中得到证实。这就让太空的稳定对中国的利益相关程度越来越高,这符合他们与美国的共同利益。”
  他说,从商业和国家安全利益出发,维持太空稳定也非常符合美国的利益。“我认为这对中国也越来越重要。因此,在这场量子竞争过程中,出现了一些有共同利益的领域。”欧盟公布工业战略 减少关键领域对中国和其他国家依赖
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