搶占先機 美中量子技術之爭浮上檯面（上）

【大紀元2023年04月08日訊】（大紀元記者宋唐、駱亞採訪報導）繼荷蘭之後，3月31日，日本宣布收緊尖端芯片設備出口，兩國均表示，支持美國去年10月對中共實施的芯片禁令。但這可能只是開始，美國政府正在考慮對中共進行出口管制的下一步目標——新興的量子技術領域，涉及到量子計算硬件、糾錯軟件和向中國實體提供雲服務等。

儘管對量子技術的實用性還存在爭議，但人們預測量子技術是一項能改變遊戲規則、導致產業變革的技術，其強大的計算能力，能夠模仿高級複雜系統，可在破解密碼、藥物研發、氣象預報、資源勘探等領域形成突破。

在量子計算競賽中，第一個研發出高效可用量子計算機的國家，將在經濟、國防和網絡安全方面擁有優勢；而如果落在後面，則可能會產生嚴重後果。

量子計算與科技變革

創業公司PsiQuantum的首席執行官傑里米‧奧布萊恩（Jeremy O’Brien）表示：「量子計算的影響，將比迄今為止的任何技術都要深遠。」

量子計算機公司IonQ的總裁兼首席執行官彼得‧查普曼（Peter Chapman）也認為：「未來一百年的經濟將由量子推動。因此，這不是一個我們想輸的遊戲。」

經典計算機依靠「比特」（0和1）來處理信息，支撐量子計算的「量子比特」是微小的亞原子粒子，可以取值為0或1，也可以同時取值為0和1的複雜組合。因此，量子比特突破了傳統算力上的天花板。

台灣大學電機系教授林宗男告訴大紀元，比較兩種計算能力的時候，可以想像為，一隻現在我們可以放在口袋裡面的手機，它的計算能力比十幾、二十年前的電腦都還強。

2019年9月，谷歌發布了一台53個量子比特的量子計算機「懸鈴木」（sycamore），首次實現了「量子優越性」。對一個數學計算，當時世界最強大的超級計算機「頂峰」（Summit）大約需要一萬年的時間，「懸鈴木」只用了200秒便給出了答案。

目前，大多數在線通信，包括金融交易和流行的短信平台，都受到加密密鑰的保護，傳統計算機需要花費數百萬年才能破譯。一台量子計算機大概可以在不到一天就可以破解，這僅僅還是開始。

這使得在十年或二十年內，目前的互聯網加密協議無祕密可言。為了迎接這一天的到來，一些間諜機構正在儲存加密的互聯網數據，希望將來能夠破解。拜登政府也準備對密碼進行升級，要求在2035年前轉向量子密碼。

量子計算機還能夠以前所未有的精度，模擬工業化學品的分子行為，指導科學家取得更快的結果。2019年，研究人員預測，只要有一千個容錯量子比特，就能首次準確模擬出一種生產農業用氨的方法。分析師們預計，分子化學可能成為量子計算第一個真正的應用領域。

鋰是電動汽車電池的主要成分，即使是一個原始的容錯量子計算機，也可能會顯示如何擴大其儲存能量的能力，從而增加車輛的續航里程。

量子計算有可能在商業、金融和軍事應用領域，釋放出幾乎前所未有的計算能力，從而成倍地加速創新。第一個將量子商業化的國家，在建立市場主導地位、發展量子治理模式和追求新的量子應用方面，將占據先機。

美中發展量子技術重點不同

量子技術這場技術變革，讓世界各國都投入大量資源，美國、中國、歐盟、英國、德國等國，都啟動了量子技術的行動計劃。

不過量子計算要實現真正的商業化，至少需要幾百萬的量子比特，即使是最樂觀的分析師也認為，量子計算在未來5年內不會獲得有意義的利潤，可能需要10年以上才能達到這一目標。

目前最先進的量子計算機是IBM在2022年11月發布的433個量子比特的計算機，IBM還計劃在2025年推出4158量子比特的計算機。

2021年，中國合肥本源量子公司研發的超導量子計算機「悟源」有24個量子比特，去年8月百度發布的量子計算機「乾始」，只有10個量子比特。

林宗男表示，「量子科技目前都還是在實驗室中研究的一個技術，目前都只是一些研究的宣稱，實際上進展如何，其實都還不明確。不像人工智慧（人工智能），人工智慧隨著最近的GPT（Generative Pre-trained Transformer）的技術，每個人都可以感受到它的威力。」

蘭德公司2022年評估，美國是目前大多數量子技術的世界領導者，並且在每個應用領域都處於或接近全球前列。

中共高層將量子技術視為戰略重點，其第14個五年計劃的一個優先要務是量子科技。中國的量子專家和中共政府評估稱，中國在許多量子領域普遍落後於美國，但目標是到2020年代中期超越美國。儘管根據目前的發展軌跡，中國不太可能超越美國和歐洲，成為基礎研究和開發的領導者，但它有可能在開發和部署早期量子計算應用方面有些進展。

台灣國防安全研究院戰略與資源所所長蘇紫雲對大紀元表示，「中共挾著威權國家的這種優勢，可以把量子科技快速地在各個平台上面做試驗，包括金融部分、京滬量子光纜、墨子號量子衛星。看起來中國在基礎研究上面也不弱，在實質的作業上，目前距離美國大概有一小段的距離，大概在三年到五年的落差，可是未來會拉大，原因就在於硬體會被限制住，也就停留在原地打轉了。」

美中兩國的研發重點存在差異，美國更關注更有經濟效益的量子計算，而中共更關注與安全相關的量子通信，北京還有意在2030年前在衛星上安裝「量子加密通信能力」。

2021年一家美國信息技術諮詢公司發布了一份題為「量子時代的中國威脅」（The Chinese Threats in the Quantum Era）的報告，認為未來量子時代，來自中共的主要威脅是，北京可能會利用量子解密的功能，竊取如生物特徵標記、祕密情報官員和來源身分、社會安全號碼和武器設計等加密數據，中共經濟間諜會越來越多地竊取用量子輔助模擬的基礎製藥、化學和材料科學研究。

中共軍隊和國防工業也對量子技術產生了濃厚的興趣，軍方希望利用量子雷達和量子傳感方面的進展，來抵消美軍在隱形技術方面的優勢。中共海軍正在尋求為其潛艇開發一種量子羅盤，使其能夠在沒有北斗系統的幫助下進行導航。量子通信幾乎是防篡改的，中共可能會將其軍事電信過渡到量子網絡。

蘇紫雲表示，「中共向來都是會宣傳大於實質，量子羅盤、量子雷達理論上都是可以做的，可是你真的沒有這些先進的晶片，一切都是零。」

林宗男表示，雖然有一些宣稱中國量子科技進展的報導，但是中國的很多報導，他覺得真實性可能都要打上一個問號。目前還不清楚，有時候可能為了獲取一些政府的經費，而做出來的內宣，還是真的有這些進展，其實就目前所看到的報導，還沒有足夠的證據來說明。

像其它新興技術一樣，量子已經成為中美競爭的一個關鍵因素。征服量子領域的競賽是當今世界技術領域最激烈的競爭之一，人們正在見證一場量子之戰，它將是在研究實驗室中由大腦而不是槍枝，由科學家而不是士兵進行的戰鬥。

第一個將量子技術投入使用的國家，將擁有一套可以壓倒毫無準備對手的能力，能夠以比對手實施有效防禦更快的速度，威脅到對手的企業、軍事和政府信息基礎設施。

美國決意甩開與對手中共的差距

2022年，拜登政府開始禁止美國公司向中國出售用於超級計算機、人工智能和數據中心的高端芯片。

美國國家安全顧問傑克‧沙利文（Jake Sullivan）在2022年9月表示， 「計算相關技術、生物技術和清潔技術是真正的力量倍增器」，並表示美國將實施出口管制，以領先於中共。

美國商務部長吉娜‧雷蒙多（Gina Raimondo）去年在一次演講中也強調，美國將「加強出口管制系統」，並「採取行動保護在量子信息科學、半導體、人工智能、生物技術和清潔能源技術方面對中國（中共）的優勢」。

《華爾街日報》3月初報導，拜登政府正在考慮採取一項新措施，限制美國對可能構成國家安全風險的海外先進技術的投資。該計劃將涵蓋對先進半導體、量子計算和某些形式人工智能（AI）的私募股權投資和風險投資，但不包括生物技術和清潔能源技術。

美國科技新聞網站Protocol報導，至少從2019年開始，美國商務部就一直在與私營部門就量子計算出口管制進行磋商，商務部可能針對中共在獲得量子計算硬件、糾錯軟件和雲服務方面，使用與半導體出口管制相同的監管工具。

蘭德公司2022年報告建議：美國政府應該要求本土製造商報告其設備在海外的銷售情況，未來，一旦技術接近於有效應用，就應該考慮出口管制的必要性。

量子技術是一個高度國際化的技術合作領域，中共的很多努力都依賴於與外國量子研究人員和科學家的合作，包括在美國和西方大學學習的中國學生。

《福布斯》去年10月份報導，雖然沒有人證明中國量子計算產業的「王冠上的寶石」 ，實際上是從美國或盟友那裡偷來的，但毫無疑問，隨著量子計算機產業部門的發展，中共將找到方法來利用美國、加拿大以及英國和荷蘭等美國歐洲盟友的優勢，來發展自己的量子產業。

中共當局重點扶持的合肥國家實驗室（量子信息科學國家實驗室），從2006年開始，就開始外派很多年輕的學生到世界各地學習，2011年這些留學生基本都回到了國內。在其網站上還有常年招聘海外優秀青年人才的啟事。

蘭德公司2022年報告認為，美國一些量子技術研究是與中國學者（尤其是軍事大學的學者）合作完成的，存在技術洩露風險。

Serendipity Capital的首席執行官羅伯‧傑薩戴森（Rob Jesudason）今年一月份在《日經亞洲》上撰文說，如果西方想在量子計算領域獲勝，就必須採取冷戰思維，將量子計算技術置於太空競賽級別的優先地位。

林宗男表示，「因為像現在中國（中共）政府所獲得的高科技技術，其實都是在加強軍方的武力。中國（中共）政府軍方的武力，目前是全世界自由民主國家的最大威脅。所以一定要抱持著非常嚴謹的態度，不要再受到過去的它有龐大市場賺錢的思維影響。」

專家們認為，爭奪量子領域領導地位的比賽不是短跑，而是一場漫長的比賽。結果不會在幾個月或幾年內決定，而是在幾十年內決定。量子技術在發揮其全部潛力之前，仍有許多問題需要解決，很難預測何時或是否會出現重大的量子突破，而且這種突破可能是破壞性和危險的。有一點是肯定的，需要繼續研究，也需要更多資金。

責任編輯：林妍#