摘要：当地时间 1 月 2 日，英国国防部表示英国国防科学技术实验室（Dstl，Defence Science and Technology Laboratory）正在开发该国首个量子钟（即用量子技术实现的原子钟，包括微波原子钟、光学原子钟和分子钟），以增强军事情报

当地时间 1 月 2 日，英国国防部表示英国国防科学技术实验室（Dstl，Defence Science and Technology Laboratory）正在开发该国首个量子钟（即用量子技术实现的原子钟，包括微波原子钟、光学原子钟和分子钟），以增强军事情报收集和监视能力。

根据官方公告，这款量子钟可以在数十亿年时间里保持 1 秒以内的精度，即在数十亿年内的误差小于 1 秒，从而能以前所未有的精确程度来测量时间，另据悉其预计于五年内将被用于军事监测。

在打造这一量子钟的过程中，Dstl 将联合多个外部合作机构开展“先进计时装置演示”（DATA，Demonstration of Advanced Timing Apparatus），旨在测试这款量子钟的性能和局限性，从而对其加以迭代。

图 | 据报道该原子钟非常精确，在数十亿年内损失不到一秒（来源：英国国防部官网）

预计量子钟将最先用于英国海军

对于普通老百姓使用的时钟和手表来说，它们每年误差大约为 1 分钟，这种精度对于日常生活几乎没有影响，但在工业生产和科学研究时则需要更精确的计时工具。

目前，量子钟是世界上最精确的计时工具，能为天文学、导航和空间导航提供计时保障。

随着 5G、AI 与信息社会的发展，在传输大数据的时候，会对各种智能移动终端的时间同步提出更高要求。而量子钟可以为移动终端和各种 AI 设备的远程控制提供高精度的时间基准。

在军事应用中，量子钟可以安装在各种武器上，从而提高打击精度。它还可以安装在士兵的便携式个人设备上，以便在移动战斗部队和指挥系统之间保持高精度时间同步，因此量子钟将在信息战场上发挥重要作用。

据技术咨询公司 ICV Tank 的研究数据显示，预计到 2030 年量子钟市场规模将增长到约 7.6 亿美元。

在全球定位系统上，目前人们使用的是全球导航卫星系统（GNSS，Global Navigation Satellite System），它是由多个卫星系统组成的、经过认定的全球定位系统，包括美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧洲的 Galileo 和中国的北斗系统。

目前，英国的军方单位、电信单位和交通运输单位等都在使用 GNSS 来获取时间信息和位置信息。

然而，GNSS 存在漏洞已经是一个人尽皆知的安全风险，即它可能会被对手破坏和阻止。

2018 年的一项调查报告显示，如果失去 GNSS 服务，预计一天就会给英国带来 10 亿英镑的经济损失。这份报告还指出，假如发生黑客攻击，很有必要采用“备用系统”。

而量子钟则有可能为关键操作设备的精确计时提供稳定的自主控制能力。因此，英国希望通过研发量子钟来减少对于 GNSS 的依赖。

不过，鉴于本次量子钟的敏感性及其对英国国防的战略重要性，这款量子钟的开发进度被高度保密，目前没有更多技术细节流出。同时，该时钟正在继续开发中。

除了精度之外，英国方面还致力于将这款量子钟小型化以进行大规模生产，使其能够集成到军用车辆和飞机等较小的设备中。

尽管预计该设备将主要由皇家海军使用，但英国希望所有三个军种未来都能用上这款量子钟。

英国国防部预计，量子钟在未来五年内可供部队在敌对环境中指示时间、位置和直接导航，它将大大提高信息收集、监视和识别能力，减少对 GNSS 技术的依赖。

图 | 英国国防部长玛利亚·伊戈尔（Maria Eagle）（来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Maria_Eagle）

量子技术：英国“五项关键技术”之一

量子技术，也被认为是英国科学技术框架中的政府五项关键技术之一。2014 年，英国启动的国家量子科学研究计划（NQTP，UK National Quantum Technologies Programme），旨在将英国现有的量子科学积累转化为实用技术和新兴产业。

在该计划的支持下，英国国防部已经花费 10 多年时间推进量子技术的研究和开发。

在业界布局上：

在量子技术相关公司的数量和投资上，英国被评为世界上排名最高的两个国家之一。目前，英国的量子产业集中在英格兰东南部，特别是剑桥、伦敦和牛津的“金三角”地区。

截至 2023 年 7 月，英国有 51 家量子技术公司，并已雇用了 500 多名员工。

而在 2024 年初，英国政府又表示将对英国量子领域投资 4500 万英镑，这些投资并不仅仅用于量子钟领域。

其中，3000 万英镑的投资将用于开发和交付量子计算机原型，以便为科学家和工程师提供更好的实验条件；1500 万英镑将用于从优化电网、优化老年痴呆症的诊断等。

那些获得这一资金支持的项目，包括开发利用量子技术的高科技大脑扫描仪，以及利用量子传感器在隧道中节省费用和提高安全性的智能火车导航系统。

在学术布局上：

英国伦敦大学学院和英国剑桥大学成立了英国量子生物医学研究中心，以探索用于超敏感疾病诊断的量子传感器，包括研究快速血液测试和生物医学扫描仪，以便促进癌症和阿尔茨海默病等疾病的早期诊断和治疗；

英国伯明翰大学则成立了英国量子技术遥感、成像和定时中心，侧重于开发量子传感器，以便用于针对痴呆症的大脑扫描仪、癌症诊断以及安全和基础设施监测；

英国赫瑞-瓦特大学成立了集成量子网络量子技术枢纽，旨在为全英国量子互联网提供技术支持，助力于分布式量子计算的实现；

英国格拉斯哥大学成立了“英国量子定位、导航和定时枢纽”研究中心，旨在为关键基础设施、自主飞行器以及水下导航创建量子定位和导航系统；英国牛津大学的量子科学家们则致力于开发量子计算机。

图 | 英国国防部表示，实验量子技术将支持英国政府在国家安全的基础上实现经济增长的使命（来源：英国国防部）

而放眼到更大的量子领域，事实上不只是英国在布局量子领域。过去五年，该领域的私人投资和公共投资总额达到 200 亿美元。世界各地的公司和政府都热衷于从量子技术的巨大潜在利益中获利。

最近，谷歌推出一种量子计算芯片 Willow，声称可以在 5 分钟内完成传统超级计算机需要 10^25 年才能完成的计算任务。

美国和中国也都在对量子研究进行大量投资，其中美国还对相关量子技术实施了严格的出口管制。

在中国，量子学术领域涌现出潘建伟、郭光灿、杜江峰等量子学术大牛，亦有多家量子公司在北京和合肥等地成立。其中，几年前的九章量子计算机更是成为中国量子学术界的一张名片。

从可实现超高速计算的量子计算机公开专利数量来看，中国已超越美国，位居第一。但在这场多国参与的量子博弈之中，未来竞争必将越来越激烈。

来源：晚晚的星河日记一点号