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國防領域的量子技術

量子感測技術有助於衛星定位系統的精確度與導航能力。

量子技術是將量子物理原理應用於實際情境的技術。

費曼(Richard Phillips Feynman;1918~1988)是量子計算的奠基者之一,他提出利用光子進行計算的概念。其貢獻促進量子計算的研究和發展,為量子計算領域帶來卓越貢獻。

在軍事領域中,量子技術一直是國防部門關注的重點。整體而言,量子技術尚未完全成熟,但它可能對未來的軍事感測、加密和通訊產生重大影響。量子應用涉及許多關鍵概念,包括疊加、量子位元和糾纏。其中最具挑戰性的應用是量子計算,這是一個令人驚嘆的夢想,可以實現無限計算能力,突破當今物理世界的限制。

然而,計算是否有速度上的極限呢?如同光速限制在不改變時間的情況下穿越太空的能力一樣,是否存在著阻礙計算速度超越理論上最大值的錯誤糾正限制?

建立一個有用的量子計算機需要處理超過可觀測宇宙中亞原子粒子數量的連續參數。目前還沒有確定如何操作如此龐大的量子系統,以及如何同時控制其誤差。 因此,我們應該專注於量子感測技術,以加速成熟的國防應用。量子感測技術可用於偏遠地區的全球定位系統(GPS)定位和其他導航工具,還可用於檢測電磁輻射,提升軍隊的電子戰能力。

據美國海軍研究所(US Naval Institute)報告,量子感測技術可提升潛艇的探測能力,尤其是對於匿蹤潛艇和物體探測的能力,效能將超越過去的雷達技術。 中國電子科技集團在2018年公布其開發的量子感測原型裝置,據稱能夠探測飛行中的匿蹤飛機。美國國防科技巨頭Lockheed Martin,聲稱能夠使用量子羅盤(Quantum Compass)來改善美國海軍的導航能力。這種量子羅盤是由具有「氮-空缺中心」(Nitrogen-vacancy center)原子缺陷的微型合成鑽石製成的。當受到雷射照射時,其發出的光強度會根據周圍的磁場變化;透過地球磁場,這種光的變化可以提升導航能力,尤其是在極其偏遠的地區。

總結來說,量子感測器具有潛力應用於情報、監視和偵察領域。成功開發和部署這類感測器可能會帶來潛艇探測能力的重大改進,甚至能夠對抗和摧毀海上核威懾力量。

由於量子感測器對環境干擾非常敏感,軍事人員可以利用量子感測器來探測地下結構或核材料。此外,量子感測器的高靈敏度還有可能幫助軍隊探測電磁輻射,增強電子戰能力,並有助於定位隱藏的敵方部隊。

 

費曼(Richard Phillips Feynman),美國理論物理學家,是量子計算的奠基者之一。

現為國立陽明交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座,曾任科技部次長,為ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究興趣為物聯網、行動計算及系統模擬,發展出一套物聯網系統IoTtalk,廣泛應用於智慧農業、智慧教育、智慧校園等領域/場域。興趣多元,喜好藝術、繪畫、寫作,遨遊於科技與人文間自得其樂,著有<閃文集>、<大橋驟雨>。