北约报告：2023-2043，下一代量子技术的发展与挑战

“当今的新技术正在以令人眼花缭乱的速度发展，我们所有人都可以在负责任且合乎道德的方式开发和部署新技术方面发挥作用。”

——这是副秘书长Mircea Geoană在2023年3月22日、在布鲁塞尔发布《北约科学技术组织2023-2043年趋势报告》时传达的信息。

Geoană先生强调，新技术不仅改变了我们的生活和工作方式；在谈到俄罗斯在乌克兰的战争时，他强调新技术也在改变战争的方式和胜负。他强调，北约将继续努力，通过开发和采用新技术来保持和加强其技术优势，同时在其方法中保持负责任和合乎道德的使用的价值主导原则。他还对报告进行了预览，强调在分析颠覆性技术清单中增加了能源和推进以及电子和电磁学。

北约科技组织的《2023-2043年趋势报告》更新并扩展了之前出版的《2020-2040年科技趋势》，反映了过去几年中发生的大量地缘政治、技术和科学发展。在此，光子盒将摘取、归纳量子科技相关内容。

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一、未来20年，量子技术的产业发展路线图

二、量子计算：进展显著，工程挑战仍存

三、量子通信：短期增速惊人，中国领导发展

四、量子传感：北约将重点部署量子PNT

五、下一代量子技术将赋能各行各业

六、量子对相关科学领域的发展意味着什么？

量子力学起源于上世纪初，通常用于描述原子尺度（小于 10 纳米）的物质行为。量子现象是现代技术的基础，包括晶体管、核能、电子显微镜、超导、光电探测器和各种医学成像，如功能磁共振成像和正电子发射断层扫描。激光和固态设备也利用了量子行为规则。

现代军事系统依赖于经典、统计、量子和相对论物理学。特别是第一次量子革命为今天的许多军事技术奠定了基础，包括晶体管、计算机芯片、激光和现代通信。这些实际应用改变了社会和战场，但最近的进步带来了更大的机遇。在过去的四十年里，新一代量子技术慢慢出现，能够生产、利用和工程化量子现象更微妙的方面。因此，以前无法想象的技术进步现在成为可能。

第二次量子革命预计将产生深远的革命性影响，涉及的第二代量子技术目前正处于紧张的研究和开发阶段。虽然这些效应的实际应用目前正在研究和应用中，但越来越多的人认识到，它们可能会在更大的技术革命中发挥关键作用，包括自动驾驶、先进制造、材料科学、能源存储和下一代量子效应。然而，开发这些第二代技术也面临着重大挑战，必须先解决这些挑战，才能充分发挥它们的潜力。

第二次量子革命通常可追溯到20世纪80年代，但没有明确的起点，它涉及单个量子态的工程设计、操纵和控制。这些第二代量子技术依赖于叠加和纠缠等量子现象，为军事和安全能力的革命提供了潜力。目前，大量投资和研究工作旨在开发这些量子技术，并建议将其应用于超灵敏传感器、定位、导航和定时(PNT)、通信和信息科学。这项研究已促成了下一代技术的发展，例如超灵敏磁传感器和重力传感器、精确到难以置信的时钟、牢不可破的加密和通信，以及能比经典计算更高效地解决某些问题的量子计算 。然而，开发这些技术面临着巨大的挑战，要想完全实现它们，还有许多工作要做。

半导体晶片

量子技术一般分为三大重叠领域：

- 量子计算：利用叠加和纠缠来创建能够用于计算的量子比特。也可使用量子信息科学这一术语，不过这不仅包括量子计算机，还包括开发新的基于量子的专用算法、编程语言、接口等。量子计算机最好被视为采用专门的处理器，适用于优化和模拟中非常有限（但重要）的一类问题。

- 量子通信：利用量子特性（如纠缠）的安全或加密通信方法，提供入侵检测或改进的加密技术。量子密钥分发(QKD)就是这种技术的一个著名例子。后量子密码学是一个独立的领域，使用的是量子计算机无法解决的增强加密算法。量子互联网也可视为这一研究领域的一部分，它被定义为通过纠缠量子通信网络和计算机构建的（理论）网络。

- 量子传感：利用量子系统、量子特性或现象来测量物理量。量子计量学一词通常用来区分通过量子效应进行现场测量的传感器，特别是在测量基本物理常数的情况下。例如，用于定位、导航和定时(PNT)的磁场或重力场测量就是与军事相关的量子传感的一个例子。因此，人们经常建议将其作为一个独立的技术领域。

还可以确定另外两个研究领域，它们都是上述三个领域的技术推动者：

- 量子材料：这些材料的特性只能用量子现象来解释。例如，石墨烯或石墨乙烯等二维材料通常被称为量子材料，量子拓扑材料也被称为量子材料，它们的电子结构与金属或绝缘体的电子结构不同（而且复杂得多）。

- 量子光学：应用量子力学来理解和利用光与物质的相互作用。这包括各种应用，如干涉测量、光子学、量子计算、通信、传感等。

遗憾的是，围绕这些投资和发展的炒作同样持续升温，常常将量子传感等近期技术与量子计算等长期、高风险技术混为一谈。虽然这种炒作在过去两年里有增无减，但有迹象表明，现实中涉及的长期而艰巨的技术挑战正在抑制某些领域的热情。另一些人则认为，对量子技术的热衷凸显了一种“迷人的社会现象”和“典型泡沫”。

量子计算的发展主要受到商业利益的驱动，而量子传感、通信和PNT领域的发展则受到国防和安全利益的驱动。各国的投资水平都很高，而且还在不断增加，但重点仍然主要放在商业应用上。各国间的合作将有助于推进基础科学，特别是国防应用。从量子技术的长远发展来看，通常是在20多年之后，当量子设备能够在各种时间和距离尺度上可靠地利用纠缠（尽管存在噪声），以及当每个设备的纠缠逻辑量子比特数量增加时，量子能力有望发生阶跃式变化。

量子技术不会大规模出现在我们面前，但传感器、通信和计算机将随着其技术的发展而交错出现。如果成功，这些技术将对军事行动产生深远影响。虽然新的量子技术有可能对北约的行动产生革命性的影响，但大多数（但不是全部）量子技术仍处于早期开发阶段，在开发出作战系统之前还面临着巨大的技术挑战。使用超灵敏重力、磁力或声学传感器将大大提高水下作战能力的有效性，有可能使海洋变得“透明”。量子雷达可能会使隐形技术过时，提供更精确的目标识别，并允许秘密探测和监视。精确的时钟将有助于开发（精确）定位、导航和定时(PNT)系统，以便在全球定位系统被拒绝或无法进入的地区（如冰下）使用。无法破解的量子密钥加密将支持更强大、更安全的通信。量子计算可能是最具颠覆性的量子技术，它能使优化、BDAA、人工智能、建模与仿真等领域以前无法完成的经典计算任务变得可行。这种计算优势可以大大提高北约部队的决策和作战效率，并使当前的加密技术和加密数据变得可以破解。

互操作性方面的考虑对于成功实现某些量子功能至关重要：量子加密和通信协议的标准化将是当务之急。PNT、传感器和计算带来的互操作性挑战较少，因为这些技术将被紧密集成到业务能力中，这也可能导致联盟成员之间在业务性能方面存在巨大差异。

在所有新兴数字技术(EDT)中，量子技术是最新兴的，其发展也最多变。特别是，在实验室层面展示的新型传感器的作战可行性是一个正在进行研究的重要领域。人们普遍认为，与其他量子技术相比，量子技术的发展还处于较低的技术准备水平；精确定位与授时(PNT)和量子密钥分发 (QKD)则更接近于实战操作。

量子技术路线图（工业界首次使用的估计值）

量子计算是量子信息科学大旗下更广泛的挑战之一。量子信息科学(QIS)涵盖量子计算机、算法、密码学、编程语言、建模、模拟和知识应用的研发。量子计算机研究的重点是量子纠错、降噪、逻辑门和探索各种量子比特技术。用于室温量子计算的光子学和半导体方法取得了长足进步。许多公司和机构正致力于到 2023年开发出千量子比特系统，到2029年开发出百万量子比特系统。与此相关的发展还有量子机器学习研究，以及一些公司广泛提供（免费但有限的）量子计算资源。

三个阶段的量子计算机

量子计算依赖于成熟的物理学，尽管这种物理学并不直观。尽管已经取得了相当大的进展，量子计算的工程挑战仍然非常严峻。中国、谷歌、IBM公司和许多联盟国家正在投入巨资开展量子竞赛，以开发专用量子计算机（如通过量子退火进行优化）和通用量子计算机，使其与传统超级计算机相比具有真正和显著的优势。在过去的两年里，量子比特的数量已从54个增加到433个，甚至，明年有望交付1000多个量子比特的系统，并计划到2030年交付百万量子比特的系统。

这是一项令人印象深刻的技术壮举，但未来的设计面临着巨大的扩展、噪声、串扰、稳定性和商业化挑战。解决重大问题所需的百万量子比特系统任重而道远。投资和研究面临巨大挑战。鉴于当前的经济环境、炒作和对最终投资回报的需求，有人认为我们面临着“量子冬天”的风险。此外，对量子的炒作并不一定有利于拓展我们对量子领域理解的研究。

量子计算研究主要受到商业利益的驱动。虽然特殊用途的量子计算设备可能会在中期问世，但要开发出适用于一系列北约问题的真正通用的通用量子计算机，可能还需要很长时间才能实现商业化：但是，有专家估计这种量子计算机可能会在未来15到50年内制造出来。从中期来看，为国防问题开发新的量子优化算法和M&S可应用于特殊和有限的数据或BDAA问题。提高量子计算机短期效用的一个可行方法是重点使用含噪声中等规模的量子器件(NISQ)。

不过，与离子阱或超导量子比特方法相比，氮空位或光子系统等新方法有望成为更大、更稳定的系统。即使存在“量子寒冬”，量子计算机也可能最终被开发出来并投入实际应用，尽管所需的时间可能比预计的十年还要长。目前，量子计算是否会走上核聚变生产能源的道路仍有待确定；与此同时，随着量子计算系统的局限性以及能够成功应用量子计算的问题/算法子集的有限性逐渐显现，人们也可能会感到失望。即使是将目前的方法应用于材料建模的挑战（这种系统最初被建议用于这一角色），迄今为止也令人失望。因此，必须指出的是，对量子计算机的投资绝不能取代对传统超级计算技术的投资。甚至，量子计算要想取得成功，很可能需要作为超级计算机系统中的专用协处理器。

无论如何，量子计算为科学本身带来了令人难以置信的变革前景。量子模拟能准确模拟原子级多体系统，可以从第一原理预测材料行为。有了这种能力，就可以直接设计和创造具有特定理想物理特性的新材料，如超硬装甲、超导性、高温耐受性等。同样，量子计算在人工智能/ML 领域的潜在应用，将促成并增强新的量子 ML(QML)算法。

与量子计算机相比，量子通信在短期内正以惊人的速度发展。重要的地面和天基系统的实际演示已经出现，技术挑战似乎可以克服。这为开发高度安全的全球通信带来了希望。有些人（如美国国防部）认为，没有必要开发量子通信技术，因为即使在后量子计算时代，也有可靠、广为人知的方法确保通信安全。下一代后量子加密技术已经存在，只待验证（如确保经典和量子方法无法破解）、标准化和广泛实施。此外，鉴于其局限性和成本，量子通信网络将增强而非取代现有网络。

量子互联网的开发前景广阔。然而，它也被描述为一个无人要求解决的问题解决方案，对大多数互联网通信来说价值不大。量子互联网有望利用量子计算机和通信网络创建一个超快、高度安全的互联网，以应对未来20年内的大数据挑战。从根本上说，这不仅能实现量子计算输出的通信，还能实时更新仍在纠缠的量子比特。由于这在很大程度上依赖于量子计算，开发量子互联网并非板上钉钉。

量子通信和密码学（通常被视为量子信息服务的一个子领域）利用许多技术实现超安全通信（如入侵检测和低截获概率）。日趋成熟的技术包括QKD（量子密钥分发）和量子随机数生成器(QRNG)。使用这些技术和其他相关技术将最终实现安全的量子互联网。后量子加密方法，如超星同源Diffie-Hellman密钥交换(SIDH)，有望在不安全的通信信道上建立各方之间的秘密密钥。量子通信的进步对于开发有效的6G技术至关重要。

量子通信能力（用于超安全信道）是一个重要的研究领域，但它往往受到强大的商业和情报利益的驱动；使用近期的量子通信技术可以检测通信信道上的窃听者。量子密钥分发(QKD)和量子后加密选项的进一步发展将为联盟提供卓越的加密能力。从中期来看，投资重点应放在量子光通信上，以提高反窃听能力和防御干扰能力，使联盟能够了解薄弱环节和机遇。从长远来看，应开发全球范围的量子纠缠分发系统，以支持安全通信和其他先进的 QT 应用。

中国在发展量子通信方面尤其发挥了领导作用。例如，中国科学家建立了世界上第一个综合量子通信网络，将 700 多条地面光纤与两条地对卫星链路相结合，为全国用户实现了总距离达 4600 公里的量子密钥分发。

在所有量子技术中，传感器的发展最为成熟，可以对原子能级、光子态和自旋等物理量进行精确测量。此外，量子传感器的精度可能大大超过经典传感器，能以精致的分辨率测绘磁、电和引力。然而，SWaP-C挑战相当大，将限制此类传感器的应用。

量子传感器的例子有：

- 原子钟：定位、导航、计时、联网和计量；

- 原子干涉仪：重力计和加速度计；

- 光学磁强计：生物科学、地球科学、反舰导弹和导航；

- 量子光学：本地和遥感、网络、基础科学；

- 原子电场传感器：GHz-THz 辐射探测。

量子传感器利用量子系统、量子特性或量子现象，以超高精度和高灵敏度测量物理特性。这类传感器包括超导量子干涉装置(SQUID)、磁共振成像、正电子发射断层扫描、原子钟、原子蒸气、氮空穴磁力计、原子干涉测量、自旋量子比特、陷落离子和通量量子比特以及光纤布拉格散射。在所有量子技术领域中，量子传感器的应用最为近期。

一些应用领域包括全天候、昼夜战术传感，用于情报、监视、瞄准和侦察(ISTAR)，以及战略（远程海上、空中和太空）监视。这些系统将提高反潜战(ASW)能力，并支持迄今为止不切实际的低功率、高灵敏度机载和天基传感器的开发。此外，量子传感器还具有更强的抗干扰能力。

量子传感器是由各种用于特定物理测量或应用的仪器组成的一个大类，包括重力和惯性力、光子学（可见光和红外线）、射频、电场、磁场强度、声学、应力、压力和温度（例如通过布拉格光纤）。传感器的成熟度取决于传感器类型和整个传感器系统。单个传感器比传感器阵列更先进；复杂的数据反演问题和相关计算成本（如重力）也对成像技术提出了挑战。值得注意的应用领域有：

- 电磁传感：STO海洋研究与实验中心(CMRE)在北约盟军司令部转型(ACT)的资助下，对最新一代量子磁传感器在反潜战(ASW)中的应用进行了初步研究和调查。研究成果之一是为反潜战应用选择了三种新型量子磁传感器，因为它们具有独特的SWaP-C优势和更高的灵敏度。此类传感器可随时部署在海面上的小型无人驾驶水面飞行器、无人驾驶航空飞行器、自动潜航器或便携式海底传感器上，作为探测潜艇等磁性物体的网络。

- 重力测量：重力测量传感器目前的技术成熟度（灵敏度、轻便性、坚固性和紧凑性）不允许在移动平台上使用。不过，原子干涉测量方法大有可为。重力传感器将在支持导航（通过重力地图）和绘制地下结构（隧道、城市基础设施）地图方面发挥最大作用。

- 成像：利用量子照明进行成像的研究仍处于早期发展阶段。

- 激光雷达：最近完成的一项关于量子激光雷达（光探测与测距）的技术观察活动指出，不同方面在不同的时间尺度上日趋成熟，其中一些可以立即利用。与此相反，其他方面则需要几十年才能走出实验室。因此，结论是量子激光雷达是传感能力的一个理想的长期目标，尽管正在开发的技术可能会为国防带来短期效益。然而，利用量子纠缠的量子激光雷达是一项重大的技术挑战。

- 雷达：量子雷达的灵敏度将比现有系统高出许多倍。然而，鉴于目前的操作限制和技术挑战，量子雷达对国防和安全的价值有限。不过，这是一个适合进一步探索的传感器开发领域。

- 矢量成像：最近的发展激发了人们对用于全张量梯度传感器的高灵敏度矢量磁体的兴趣。此类传感器有许多潜在应用，如磁异常探测、反潜战、简易爆炸装置探测、磁导航和地下服务系统测绘。

- 海军地雷探测：量子传感器与量子 PNT 的结合有望改善海军水雷的探测。

- 量子遥感：量子遥感（如量子雷达）有可能使隐形技术过时，提供更准确的目标识别，并允许秘密探测和监视。量子增强遥感技术有两种已知的方法：量子干涉测量法和量子照明法。这两种方法都依赖于使用纠缠光子，并保留纠缠光子对的一半，同时将另一半发送出去（在已知方向）与环境相互作用。这些传感器将实现更精确、更灵敏的测量和更低的功耗，适用于探测和跟踪小型隐形目标等应用。开发工作将依赖于若干量子工程能力，例如受控生成单独的纠缠光子对、单独保留每对光子对中的一个光子的能力，以及探测返回光子以便与惰性光子进行比较的能力。

- 磁感应和重力感应：海上巡逻机使用MAD（磁异常探测）传感器进行精确的磁场测量，以确定潜艇的位置。由于体积、重量和功率的限制，目前的传感器不适合小型无人机，但新兴的量子技术可能会提供一种解决方案。量子技术还可用于重力感应的一些特殊应用，如从机载平台探测地下结构（隧道、掩体）等专业监控应用。

一个特别有趣的应用是开发PNT系统。量子PNT描述了如何利用量子传感来支持在不使用全球导航卫星系统的环境中进行精确导航和精确计时。它还包括各种超精确计时方法 (例如飞秒精度），这对通信和科技发展非常重要。通信和科技发展十分重要。

预计到2024年，PNT市场规模将达到2亿美元。

发展仍在继续，但关键的SWaP-C挑战是最重要的，特别是因为它们将为大型移动军事系统提供UxV操作和导航系统。在开发可部署系统方面已经取得了重大进展，海军研究办公室等机构正在对早期系统进行实地试验。

量子PNT将成为北约量子传感器的一个重要应用领域。这种效应支持为PNT开发非常精细的精密仪器。此外，PNT 技术还将支持在全球导航卫星系统被剥夺或其他具有挑战性的作战环境中开展行动（例如长时间冰下自主潜航行动）。开发量子PNT所面临的挑战是微型化、坚固性、功率和重量，即SWaP-C。量子PNT是一个对国防和安全能力具有潜在近期影响的领域，值得注意的发展有：

- 导航系统将成为在全球导航卫星系统被剥夺的环境中开展行动的关键因素。近中期量子导航系统将使机架式装置适用于大型移动军事系统（如大型军舰）。

- 原子钟早在十年前就在实验室中得到了验证，但目前的挑战是如何生产出集成到现有系统中的微型装置。目前正在开发低功耗、轻重量和超稳定的系统，以支持UxV操作。

- 用于惯性导航的量子加速度计将比传统的压电式(IEPE/ICP)加速度计高出一个数量级。

- 干涉光纤陀螺仪(IFGOS)比冷原子陀螺仪性能更强，更便于携带。

- 基于原子干涉测量法的重力计和重力梯度计可以实现空中隧道探测、核材料识别、重力辅助导航和大地测量。

量子传感的TRL水平仍然很低；不过，几项使能技术正在迅速发展，可能在中期内就可用于应对北约ISR挑战。改进后的传感器可用于绘制地理参照的全球重力和磁异常图。近期对QT重力、磁力和电磁波传感器的定向投资可展示隧道勘测、磁异常探测和电磁感应的新军事能力。在中期，更好的QT传感器将使这些能力能够部署在更具挑战性的军事环境中，如太空。从长远来看，利用纠缠分布网络，分布式传感器的精确度可能会比现在高出数千倍。对于某些应用（全球导航卫星系统拒绝导航、导弹制导）来说，一个数量级的性能改进是必要的，但实现这一TRL 8目标预计需要5-10年时间。

在实际操作层面，D3TX展示了量子传感器技术卡在四轮游戏中的有限使用。虽然很少有人选择量子传感器，但选择量子传感器的小组认识到了量子传感器的优势，认为其灵敏度、准确性和安全性都很高。不过，目前的量子传感器技术在覆盖多任务角色方面的鲁棒性和可扩展性所面临的挑战也得到了认可。

下一代量子技术在国防领域也有许多应用。

未来战场的量子技术

量子互联网的发展将实现超安全的战略通信和量子计算资源的安全共享。反过来，这将有助于更好地进行战略评估和采取地缘战略应对措施（例如，利用量子博弈论以及改进的建模和准备工作）。

量子计算可在准备阶段提供更好的优化和人工智能/人工智能支持。此外，太空和地面量子传感器也将改善战场数据收集和情报准备工作。量子计算还可以为维持阶段提供更好的优化和人工智能/人工智能支持，特别是优化后勤支持。此外，改进的嵌入式量子传感器还将为改进维护和开发数字孪生提供支持。

高灵敏度量子传感器和通信将通过支持多域瞄准和与武器系统的低可观测通信，提高杀伤链的有效性。量子PNT将支持在全球导航卫星系统(GNSS)缺失的环境中进行作战和瞄准，并提高精确度。量子神经网络将提高武器系统和自动驾驶车辆的效能。量子重力和磁场异常探测器的使用可能会对反潜作战和地下战争造成极大的破坏。

量子计算和模拟可支持开发重量更轻、强度更高、弹道、能量和化学/生物防御特性更好的设计材料。

量子计算机有望为特定类别的分析问题（如优化和模拟）提供更好的计算能力，超越经典设计计算机的理论极限。这种计算能力的飞跃将使加密和解密密码的方法变得非常复杂，从而使当前的加密方法变得过时。此外，复杂而快速的M&S还将促成复杂的操作和组织决策、开发迄今尚未发现的材料和生物技术的新方法以及下一代人工智能（例如用于目标和图像识别问题的量子神经网络）。

量子传感器的灵敏度将比现有系统高出许多倍。这将有助于开发反隐身和隐蔽雷达；磁力、声学和重力传感器，大大提高反潜能力；并有助于开发迄今不切实际的低功率高灵敏度机载和间隔式传感器。一些应用实例包括用于 ISTAR 的全天候、昼夜战术（战场等）传感（短程、主动/被动、隐蔽，使用 EO/IR/THz/RF 频率），以及战略（远程海上、空域、太空）监视（主动、射频）。

量子效应支持为PNT开发非常灵敏的精密仪器。这种PNT技术将使人们能够在全球定位系统失效或困难的作战环境中开展行动（如长时间的冰下自主潜航行动）。在中短期内，将推出适合在大型移动军事系统（如舰船）上使用的机架式装置。

在2023-2043年期间，主要威胁来自近似的竞争对手，特别是考虑到所需的高数学复杂性和研发投资。此外，有用加密方法的丧失、空中和水下隐形能力的丧失以及量子计算可能带来的 RED 分析/决策优势所造成的潜在安全影响，都将对联盟的行动构成挑战。

下一代量子技术将带来重大的互操作性挑战，这主要是由不同的投资率和国家安全考虑所驱动的，因为传感和通信能力可能会大幅提高。

那么，量子对相关科学领域的发展意味着什么，或者它与这些北约科技优先事项有什么协同关系？——下一代量子系统可提供更强的计算能力、对新型算法的支持、更好的信息资源共享、更安全的通信以及更高的精度和准确性，因此预计将特别有效。

1）数据

下一代量子技术的发展将直接影响数据研发的成果，因为它可以在更准确、更丰富的数据支持下提供更快的专业化处理。此外，量子计算将推动数据存储的发展。相比之下，量子通信（和量子网络）被认为是 6G 及以后无线通信技术的一个潜在关键方面 。

2）人工智能

机器学习中的许多问题都可以用优化来描述。量子计算机非常适合解决此类问题，因此将有助于改进人工智能/机器学习系统的训练和开发。此外，改进的量子传感技术（如量子 LiDaR）将提供更精确的数据，如位置和时间。

3）RAS

由于量子技术将支持人工智能的发展，这些发展将支持日益复杂的UxVs人工智能。量子计算机非常适合解决此类问题，因此将有助于改进UxV AI/ML系统的培训和开发。此外，改进的量子传感技术（如量子LiDaR）将提供更精确的数据，如位置和时间。

4）空间技术

空间技术将在三个关键方面受到影响。首先，根据直接量子模拟和分析设计的新型材料将可能变得更坚固、更轻、更灵活和更有弹性。这反过来又可能支持新型发射系统或能效更高的轨道飞行器的开发。其次，量子传感器的灵敏度大大提高，将改善天基数据收集，包括增加被动传感器的使用。最后，天基量子通信（已经证实）的要求将提高卫星间通信的安全性，并增加对支持量子互联网的更多天基通信系统的需求。

5）高超音速

高超音速技术将主要受到量子工程定制材料的潜在发展的影响，这些材料设计得更耐撞、更坚固、更轻、更灵活、更有弹性。此外，量子计算还可支持更精确的气流模型，从而提高高超音速系统的效能和效率。

6）能源

量子计算及其支持的模拟和建模可用于设计新型和改进型电池材料和燃料化学。量子计算还可支持核聚变或新型能源解决方案的建模和模拟，从而提高实现颠覆性技术突破的可能性。

7）E&EM

量子计算及其支持的模拟和建模可用于设计新的和改进的电子技术及相关材料。

8）材料

如上所述，无论是用于太空、高超音速系统、能源还是电子产品，利用量子模拟来支持定制材料的开发都有可能产生巨大的颠覆性影响。此外，使用非侵入式或微侵入式量子传感器将提高我们对材料性能和行为的理解。

9）BHET

量子计算将极大地促进对生物过程（如蛋白质折叠）的理解。此外，非侵入式或微侵入式量子传感器将提高我们了解和监测生物过程的能力。

量子技术的应用设想

现在，多个STO科学和技术委员会都对量子技术进行了大量研究。许多小组正在就与这些技术相关的若干主题开展活动。以下是一些正在开展的活动：

分析得出的与量子技术(QT)相关的关键词

总体而言，尽管前面存在许多障碍，但量子解决方案可以 在未来十年内产生可观的收入。它们甚至可以在设备优化发生之前提供价值，因为研究人员可能会发现当前可用解决方案的许多临时用途：例如，量子通信可以在某些城市之间提供安全的互联网连接，而稍后会出现更广泛的连接。随着技术的进步，新的用例可能也会出现，例如依赖量子安全货币的金融系统。

量子计算可能会引发一场技术革命，但商业化仍然是一个遥远的前景。不过，可以肯定的是，对于量子技术参与者来说，长期成功将取决于他们现在制定的战略。

参考链接：

[1]https://www.nato.int/cps/en/natohq/news_213088.htm

[2]https://qt.eu/applications/quantum-optical-metrology-imaging-and-sensing

[3]https://www.mckinsey.com/industries/industrials-and-electronics/our-insights/shaping-the-long-race-in-quantum-communication-and-quantum-sensing文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-683920.html

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