威力超群的量子武器

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所属分类:百科知识2016年

我国首颗量子科学实验卫星将于2016年8月择机发射,这是世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。因其运用量子物理基本原理,具有单光子的不可分割性和量子态的不可复制性,确保了信息的不可窃听和不可破解,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可以有效解决信息安全问题。
  所谓量子理论,从微观领域来讲,就是某些物质可同时处于多个可能状态的叠加态,只有当被观测或测量时,才会随机地呈现出某种确定的状态。按照量子理论,物体从A不经过A和B中的任何一个点就能直接到达B。换句话说,物体在A点突然消失,与此同时在B点出现。基于这一原理,有科学家提出将具有量子态的物质作为密码。如此一来,若有操作者截获或测试量子密码,就会改变量子状态,其获取的量子密码也是无意义的。如果将量子理论应用于武器中,就会产生量子武器。量子武器实际上是一种威力超过核武器的无形杀手,其威力如同人进入火海,可使其迅速化为灰烬。

二战之后的量子武器研究

  在第二次世界大战末期,德国中央科学院就开始了量子武器和反量子武器计划的研究,并取得了突飞猛进的进展。
  二战结束后,美国和苏联分别获取了德国遗留下来的部分量子武器和反量子武器相关资料,并得出量子武器比核武器威力大的结论。爱因斯坦在1942年就提出了量子力与反量子力的守衡。据说,苏联当时在秘密研究实验量子武器,但一直没有更多的公开资料可供研究。外国分析家认为,俄罗斯由于具有一定的科研优势,已拥有批量不大的量子武器样品,这种武器的有效半径是无限的,能够将激光送达任何地点。此外,这种量子技术还可以建立通信系统,以极高的速度向战区传递信息。

未来会有哪些量子武器

  据专家预测,在量子物理学攻关、试验成功后,至少可生产如下武器:一是反物质炮。因为物质是由分子和原子构成,原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成,如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子,那么就是反原子,由反原子就可组成反物质。当反物质与正物质接触时会产生湮灭效应,放出光子和介子,同时释放出巨大能量,也就是说会爆炸。一毫克反物质与一毫克正物质湮灭时会产生相当于430吨TNT炸药的爆炸力,因此现在的许多科学家都认为反物质武器将是继核武器之后的又一种毁灭性武器。但是要研发反物质炮弹除了量子物理学基础研究、高能物理研究装置外,还得有反物质试验装置。目前,这还是需要攻关的领域。二是重力波炮。重力波炮实际上是一种量子定向能武器,其原理是量子凝缩。由于在宇宙中缺乏媒介,声波、冲击波等无法传播,导致传统的爆炸性武器包括核武器的效果都大打折扣,而重力波则不受这个限制。因此在宇宙中,定向发射的高能重力波可以很容易做到扩散性杀伤的效果。三是重力场发生器。其实就是个人造黑洞,只要碰上就片刻之间化为乌有。四是反量子武器。反量子武器是个量子防护罩,如果研制成功,那么它就能抵抗所有物理攻击。
  除了以上未来可能出现的量子武器,美国科学家正在研发一种“量子雷达”,或将成为隐身飞机新的天敌。有报道称,光子的量子特性可用于挫败先进的隐身技术,罗切斯特大学的研究人员正在利用偏振光子探测物体和进行成像,如果隐身飞机试图截获这些光子并以某种方式反射以伪装自己的部位,就会不可避免地改变光子的量子特性,进而暴露干扰行为。也许,在不久的未来“量子雷达”将最先在世界军事舞台亮相,让隐身飞机无处遁形。

相关链接量子理论的新进展

  近年来,量子计算的理论和实践都相继取得重大进展,产生了多种新的量子算法,研制了多种量子计算机原型。量子计算机最早由著名物理学家理查德·费曼提出,一开始是从物理现象的模拟而来的。他发现,当模拟量子现象时,因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大,一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观,甚至是不切实际的天文数字。费曼当时就想到,如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象,则运算时间可大幅度减少。量子计算机的概念由此诞生。
  2013年6月8日,由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组。在此之前,美国麻省理工学院教授塞斯·罗伊德等提出了用于求解线性方程组的量子算法。
  2015年9月29日,谷歌和美国国家航空航天局联合建立的量子人工智能实验室装备了最新一代量子计算机D-Wave 2X。它将被谷歌和美国国家航空航天局用来处理宇宙空间问题模拟或者是气候研究等双方亟待处理的计算难题。D-Wave 2X可以使用1000个量子比特位,也就是说与二进制计算机相比,这一量子计算机可以认为是“1000进制”。但由于量子的不确定性,运算速度无法直接进行对比。虽然该实验室已经在测试新机器的能力,但外界对D-Wave 2X量子计算机能否真正取得效果持怀疑态度。
  【责任编辑】张小萌

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