《2020年量子信息处理前景:英国国防与安全展望》

  • 来源专题:计量基标准与精密测量
  • 发布时间:2023-04-19
  • 在晶体管和后来的集成电路的推动下,属于“第一次量子革命”的技术来自于对量子力学本质的理解。这些设备无处不在,对日常生活至关重要:我们戴着它们,通过它们访问和处理信息,它们使我们能够交流。“第二次量子革命”将引入利用更微妙量子效应的技术,预计将产生更大的影响。

    许多人将开发量子计算的热潮视为一场新的“太空竞赛”。通过量子纠缠和量子叠加等违反直觉的现象,大规模量子计算机有望超越最好的数字超级计算机几个数量级,并使我们能够前所未有地模拟自然世界的复杂性。在全球范围内,过去5年的进展是显著的,2019年10月,谷歌声称已经实现了“量子霸权”——也就是说,一台可编程量子计算机能够解决经典计算机实际上无法解决的问题。

    2014年,英国计划实施一项连贯的国家计划,并在秋季声明中宣布了为期五年的第一阶段政府对转化研发的支持(利用数十年来大学公共资助的基础研究),以建立主权量子技术产业部门。2019年秋季声明中宣布,政府将为国家量子技术计划(NQTP)再提供五年的支持,该计划涵盖量子计时、传感、通信、计算和模拟,包括创建国家量子计算中心。与此同时,国防科学技术实验室(Dstl)于2014年启动了一个类似DARPA的项目1,以开发量子技术,主要集中在位置、导航和定时(PNT)的量子传感器,包括时钟、重力传感器和惯性力传感器。该项目补充了NQTP和Dstl的工作,自国家计划启动以来,英国国防部一直是NQTP的合作伙伴。

    2014年,量子信息处理(QIP)被认为太不成熟,不利于近期的国防和安全利益,只进行了技术观察活动(重点是量子算法)。然而,国家和全球取得的进展超出了早期的预期,技术观察立场不再适合国防部。因此,Dstl和MOD已经调查了QIP在国家和全球的地位,本景观报告是生产的产品之一。预定读者包括国防和安全领域的高级政策制定者和决策者。

    本文件对英国在QIP硬件和软件方面的研发进行了批判性调查,以告知国防部应考虑哪些投资,以在近期(2020-2025年第一阶段)、中期(2025-2030年第二阶段)和未来(2030年第三阶段及以后)从QIP中获得国防和安全利益。特别关注第一时代早期采用这一新兴技术可能带来的任何破坏性好处。

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