熱門:

2022年3月28日

黃伯農

中美量子資訊科學競爭

1月下旬,有中國科學家說,已經成功利用「量子記憶科技」(quantum memory technology)去進一步發展一部可用作破解密碼的超級電腦。中美於量子資訊科學領域的競爭近況是如何?本文探討這問題。

根據美國哈佛大學國際關係學者Graham Allison及研究團隊去年12月所發表的研究報告《科技大競爭:中國對美國》(The Great Tech Rivalry: China vs the U.S.),美國科學家在「量子資訊科學」(quantum information science)的三個主要領域——量子計算學(quantum computing)、量子通訊(quantum communication)和量子傳感學(quantum sensing)都是傳統領導者。但中國已經急起直追,並於一些情況下超越了美國。

早在30年前,科學界已將量子通訊科學定性為革命性科技創新的催化劑,原因是它涉及更大規模運算方法、更快速通訊和更準確測量技術。

對國家安全尤其重要

因為量子資訊科學的創新,各國政府於是近年才意識到:只要一項國家安全威脅被假設性推定成為可能,定便隨時能成為真實。於是,破解現有「加密系統」(encryption)去偷取國家機密、創設絕對安全且密不透風的通訊渠道、裝置完全準確的傳感器,以及將過度依賴外太空設施及衞星定位系統的地面操作性平台解放出來等國家安全技術方案,已並非遙不可及的事。

2014年,中美於與量子有關的專利數目上打個平手。2015年,中國的量子科技研究資助總額僅次於首位的美國。但到了2018年,中國的量子專利數目躍升兩倍至佔全球的52%,正式超越美國。去年,中國投放到量子資訊科學的研究資金已是美國的4倍。因此,2017年美國政府的「美中經濟及安全審批委員會」(U.S.-China Economic and Security Review Commission)便宣布,中國已經消除了美中之間於量子資訊科學的技術距離。換言之,美國已經失去了領導該領域的地位【表1】。

量子計算學

美國以往在量子計算領域的領導地位取決於包括「谷歌」(Google)、「IBM」、「英特爾」(Intel)和「微軟」(Microsoft)等科企的龐大投資,使美國可以透過「雲端電腦服務技術」(cloud computing service technologies)去容許客戶使用量子電腦。但自2017年來,中國政府將量子計算界定為「戰略技術」而推動更大投資金額。於是,中國的「哈爾濱工程大學」(Harbin Engineering University)便晉身全球首5位擁有最多量子電腦軟件的實體。美國企業則佔據全球首3位擁有最多量子電腦硬件的實體。

中國也能迅速將「研究及發展」(R&D)轉化成「操作營運上的霸權」(operational supremacy)。2019年12月,「谷歌」的53個「量子位」(qubit)超導量量子電腦──Sycamore──達至了量子霸權。一年後,中國的電腦也達到同樣里程碑。當時,「中國科學技術大學」(University of Science and Technology of China)的科學家創造了一台「光子量子電腦」(photonic quantum computer)。因它比「谷歌」的量子電腦於物理計算速度上快100億倍而達到量子霸權地位。6個月後,中方研究人員創造了「祖沖之」量子伺服器。「祖沖之」進行運算去解決問題的難度,比谷歌的Sycamore可應付的複雜程度高100倍。中國已領先美國差不多有113個光子單位。然而,美國於「量子容量」(quantum volume)方面仍以1024個「光子量子位」(photonic qubit)領導着世界。

量子通訊

2003年,美國發展全球首個量子分配網絡,但自此已失去量子通訊領域的領導地位。北京於1980年代才推動量子通訊科技。但2013年,美國政府情報機構「國家安全局」(National Security Agency)前僱員斯諾登(Edward Snowden)外洩大量機密文件,使北京意識到要加快發展量子通訊技術的重要性。於是在2018年,中國於量子通訊和「密碼學」(cryptography)兩領域所註冊的專利數目已多過美國的4倍(517對117)。另外,雖然美國的量子科學論文數量在2010年至2020年仍是全球最多【表2】,但是自2014年來,中國在這方面的研究論文出版數量已超過了美國和歐洲。

中國在量子通訊科技領域的成就顯著。2016年,中國成功發射首枚量子通訊衞星「墨子號」(Micius),也很快成功利用量子通訊科技將它與地面基地聯繫起來。

去年1月,中國宣布將創造一個橫跨2800英里的綜合量子通訊網絡。有美國專家預計於最短兩至三年內,美國將無法截聽到中國政府和軍方的電訊溝通內容。

量子傳感學

比較量子計算學和量子通訊,量子傳感學的發展比較成熟,對軍事科技發展尤其重要,特別是它能協助取消「隱身技術」(stealth technology)和「雷達干擾」(radar jamming)等高端軍事技術。根據美國「國防分析研究所」(Institute for Defense Analyses)的2019年報告,中國關於量子傳感學的論文數量全球排第三(美國和歐洲是頭二位)。但在2017至2020年的4年中,中國的量子感應論文總量和每篇論文平均被引用次數都是全球最多。總括而言,美國的專家除了有確認美國在量子資訊科學領域正在衰落以外,美國政府也已經加大投資到該領域。因為美國無法壟斷這領域,她必須與日本等戰略夥伴及盟友合作,才能保持自己的技術領先地位。

黃伯農  英國巴斯大學政治、語言及國際研究學系副教授

 

訂戶登入

回上

信報簡介 | 服務條款 | 私隱條款 | 免責聲明 | 廣告查詢 | 加入信報 | 聯絡信報

股票及指數資料由財經智珠網有限公司提供。期貨指數資料由天滙財經有限公司提供。外滙及黃金報價由路透社提供。

本網站的內容概不構成任何投資意見,本網站內容亦並非就任何個別投資者的特定投資目標、財務狀況及個別需要而編製。投資者不應只按本網站內容進行投資。在作出任何投資決定前,投資者應考慮產品的特點、其本身的投資目標、可承受的風險程度及其他因素,並適當地尋求獨立的財務及專業意見。本網站及其資訊供應商竭力提供準確而可靠的資料,但並不保證資料絕對無誤,資料如有錯漏而令閣下蒙受損失,本公司概不負責。

You are currently at: www.hkej.com
Skip This Ads