量子傳感利用量子力學的原理，例如糾纏和疊加，創造出具有極高精度和準確度的傳感器，遠遠超出了傳統傳感器的極限。這些傳感器用於測量磁場、重力、時間和溫度等物理量，應用範圍涵蓋醫療診斷、地質勘探和高級導航等領域。

近日(2025 年 10 月 9 日)，三位有關專家，阿哈拉“弗蘭基”馬蒂塞克(Jahara “FRANKY” Matisek) 博士, 卡特里娜·施韋克(Katrina Schweiker) 博士 和摩根·D·巴茲利安(Morgan D. Bazilian)在 《戰略與國際研究中心》發文” 量子傳感與未來戰爭：保持競爭力的五項基本改革” 。馬蒂塞克中校是美國空軍物理學家，以及華盛頓特區戰略與國際研究中心 (CSIS) 國防與安全部的軍事研究員。施韋克上校是美國空軍物理學家，以及華盛頓特區戰略與國際研究中心 (CSIS) 國防與安全部的軍事研究員。巴茲利安博士是CSIS 能源安全與氣候變化項目的高級研究員（非常駐），佩恩公共政策研究所所長，科羅拉多礦業學院教授。他們着重討論了量子傳感的軍用前景及如何達到目標：

量子傳感技術即將迎來突破，這將徹底改變常規戰爭和核戰爭，這要求國防部（最近更名為戰爭部）進行必要的改革，以保持競爭優勢。潛艇、隱形轟炸機和先進的第五代戰鬥機憑藉其高生存力和在不被發現的情況下突破敵方防禦的能力，構成了美國威懾態勢的支柱。量子傳感技術可以探測重力、磁力和光的原子級相互作用，這可能會使依賴隱身和隱形的武器系統失效。正如雷達在第二次世界大戰中改變了歐洲空戰一樣，量子傳感也將改變空戰和水下戰爭。

不幸的是，美國面臨着這一挑戰，其投資分散，缺乏連貫的願景。國防高級研究計劃局、各軍種、國家實驗室、學術界和工業界的研究人員都在缺乏國家戰略或統一技術願景的情況下追逐突破，這使得推動量子技術在商業產品和軍用武器系統中的應用變得更加困難。戰爭部應該制定一個連貫的願景和可行的實現路徑，其中包括願意在中長期技術上承擔風險，這樣即使是像太空量子傳感試驗這樣規模較小的努力，也不會繼續面臨資金和動力方面的困境。與此同時，中國正在測試用於追蹤潛艇的海底傳感器，俄羅斯正在構建用於對抗電子戰的量子導航系統。

第一個將量子技術用於國防應用的國家將消除潛艇和隱形飛機的比較優勢，從而重塑核威懾和常規作戰。這並非科幻小說。原型機已經在進行測試，國防部正在資助規模化項目，各聯盟也將量子技術發展列為優先事項。隨着第一代量子傳感系統逐漸走向軍事應用，我們必須思考：如果中國率先實現這一目標，而美國潛艇和隱形飛機失去隱形能力，會發生什麼？

量子的軍用前景

量子傳感將極其微小的物理效應轉化為有用的信號。量子磁力儀可以繪製地球磁場的微小變化，從而有可能實現對潛艇等海底目標的跟蹤和瞄準。量子重力儀可以發現地下和海床周圍的密度異常，從而揭示隧道、豎井或大型物體。冷原子慣性傳感器和先進的時鐘可以使平台在沒有 GPS 信號的環境中保持航向數天而不是數小時。量子增強光學技術可以在不產生電磁輻射的情況下提高探測和地理定位能力。這些傳感技術具有巨大的軍事意義。

作戰價值來自於將傳統傳感器與量子技術相結合。混合堆棧，例如量子加聲學、電磁或光學輸入，經過機器學習過濾，可以在噪聲中找到信號，減少誤報，並將微弱信號轉換為目標質量的軌跡。這在初步試驗中已經顯現：英國皇家海軍測試了用於小型水下物體的量子磁力儀；中國試驗了安裝在無人機上的量子磁力儀，以從空中跟蹤海底運動；美國科學家探索了基於原子干涉測量法的無 GPS 導航套件；英國研究人員演示了重力傳感器，用於探測空洞和隧道。這些進展促成了“綜合傳感與通信”概念的形成，使其成為一個組織框架：分布式傳感器、將計時和處理移至更靠近邊緣的位置，並融合跨平台輸出，使單個微弱的量子回波與傳統數據流結合後具有軍事用途。

短期回報並非科幻小說中那種一躍而起就能“摧毀隱身”的雷達。而是更精準的提示、更具彈性的導航和更持久的廣域搜索，尤其是在海底和沿海地區，許多軍事系統在這些地區容易受到飽和或欺騙攻擊。必須將量子視為聯合部隊已在執行的任務的力量倍增器：發現、定位和射擊，同時在電磁頻譜擁擠且競爭激烈的領域保持定向。

《國防情報評估2025》全球威脅評估指出，中國和俄羅斯正在擴展量子通信網絡，同時投資量子磁力儀、重力儀和慣性導航系統。這些投資旨在開發用於發現、跟蹤和瞄準曾經隱形的武器系統的作戰工具。無論這些投資是否具有決定性作用，趨勢顯而易見：對手試圖縮小美國潛艇和隱形飛機的無對抗機動空間，而這正是延伸威懾的基石。

量子越多，問題越多

儘管量子技術的進步前景光明，但在這些優勢真正應用於戰場之前，仍有許多挑戰需要克服。這些挑戰並非否定量子的軍事價值，而是提醒我們當前量子領域的競爭性。從雷達到GPS再到隱身技術，每一項革命性技術，在真正改變戰鬥之前，都要經歷複雜的工程階段才能成熟。量子傳感目前正處於這一階段：脆弱但發展迅速，每次迭代都使其更接近堅固耐用、可部署的系統。在後隱身時代，投入最多、試驗最多的國家將擁有決定性的優勢。

極高的靈敏度既是優勢，也是劣勢。能夠探測到最微弱的磁場或重力變化的傳感器也能吸收振動、熱漂移、電磁雜波以及自身主機平台的噪聲。在移動的鋼製船體和快速噴氣式飛機上，背景干擾會掩蓋微弱的信號。磁力儀會在電力系統附近發出雜散軌道，重力儀在湍流中會失去穩定性，慣性組件如果不進行持續校準就會發生漂移。

這種脆弱性減緩了從實驗室到戰場的過渡。即使在受控條件下表現良好的設備，在暴露於真實軍事行動的運動、溫度波動和背景噪聲時也會發生故障。尺寸、重量、功率和成本限制又增加了一層難度，因為很少有系統能夠滿足嚴苛的戰鬥需求。

其他經常被吹捧的應用也面臨着類似的限制。“牢不可破”的量子通信仍然容易受到硬件漏洞的攻擊，並且需要在中繼器和存儲器方面進行大量的基礎設施投資。量子雷達將“暴露先進的隱形飛機和導彈”或成為“潛艇殺手”的說法應該持懷疑態度，因為它的探測範圍有限，並且容易受到光子損失、大氣干擾和噪聲的影響。更有可能的是，量子雷達將發展成與傳統雷達和信號處理相結合的混合系統，以改進某些特定環境中的探測能力，而不是徹底改變防空系統。

承諾與實踐之間的差距在於，量子設備可以探測到傳統傳感器遺漏的東西，但大多數原型設備對於戰鬥條件來說過於脆弱。在工程師大規模解決加固和糾錯問題之前，量子傳感在理論上仍將更多地是一個弱點，而非軍事優勢。

贏得後隱形時代

量子傳感器將繼續從實驗室走向現實世界的軍事應用。其影響將在海底戰爭、隱形飛機和導彈領域產生顯著影響。隨着量子傳感器的改進，圍繞隱形和隱身設計的平台必須適應日益增加的被發現的幾率。軍隊需要學會“在光明中作戰”。海軍需要投資實時磁特徵抑制技術，以躲避量子磁力儀的探測。空軍需要重新考慮隱形塗層，並調整戰術以應對新的雷達和激光雷達特徵。在俄烏戰爭中得到突出體現的電磁戰需要擴展到量子接收器。更快、更精確的探測將壓縮決策時間，從而增加誤判和升級的風險。

美國軍事主導地位面臨的這些挑戰意味着美國需要制定以《國防戰略》為指導的國家技術戰略，以協調投資、加速加固，並將量子傳感融入聯合作戰概念。新政府的研發預算重點提升了量子技術，但至少有五項必要改革，以確保美國實現這些目標並保持經濟和軍事優勢。

首先，戰爭部必須明確量子傳感技術發展的所有權。戰爭部長辦公室應效仿聯合高超音速過渡辦公室，設立聯合量子技術過渡辦公室，以協調各軍種的研發戰略和預算，避免重複和差距，並執行共同標準。該辦公室應作為國家量子傳感戰略的支柱，由國家安全委員會領導，並通過標準的五年規劃周期提供資源。沒有預算的戰略是戰場；沒有戰略的預算是漂移。一個專注於量子技術過渡的聯合辦公室將打破各軍種各自為政的局面，確保聯邦政府和工業界資助的研究能夠轉化為可部署的能力。

其次，美國應採取有針對性的產業政策，發展強大而有韌性的產業基礎。量子硬件依賴於對硅、鋁、銅、鈮、鎵、鍺、鎢等礦產以及釔、銪、鉺等稀土元素的安全獲取。目前，美國依賴脆弱且暴露於對手手中的多種材料供應鏈。《國防生產法》第三章項目應為國內精煉、相關加工和設備級原料提供資金支持。除原材料外，美國戰爭部、內政部和商務部應合作建立一個可信量子代工廠網絡，以生產技術成熟度較低、初始生產速度較低的磁力儀、重力儀和慣性傳感器，並配備出口管制設計套件、抗輻射封裝和熱管理模塊。如果沒有一個能夠提供堅固耐用部件的、動力強勁、資源充足的產業基礎，量子技術就無法做好戰鬥準備。

第三，實驗和加固應成為技術發展的重點。戰爭部的衡量標準應從預算執行轉向作戰性能的領先指標，例如平均故障間隔時間、校準保持、雜波抑制以及對實際振動和電磁噪聲的耐受性。在內利斯空軍基地、埃格林空軍基地和大西洋海底測試與評估中心開展的聯合實驗活動將生成參考數據集，並儘早將原型推向作戰平台。將加固和作戰測試與模塊化開放系統架構標準相結合，作為持續資助的下選門檻，將確保物理學的突破與工程學的突破相匹配，從而快速將武器系統投入實戰。

第四，集成和反量子操作至關重要。鑑於最有可能的近期和中期應用以及近期在太空進行的量子密鑰分發演示，空軍部應領導量子研究和開發。空軍應任命一名量子技術執行官，組建一個量子工作組，由聯合部隊各部門人員參與，將無GPS導航設備、磁異常測繪和量子輔助電子戰載荷螺旋式集成到飛機、潛艇和衛星上。每個軍種每年應在作戰平台上部署至少一種量子模式，例如在美國陸軍愛國者導彈發射裝置上進行量子探測。同時，聯合部隊必須做好在後隱形環境下作戰的準備，投資於反量子措施：實時消磁、誘餌信號、噪聲注入和干擾敵方傳感器的欺騙策略。如果不同時關注集成和拒止，量子傳感將成為一邊倒的戰場。

最後，美國應該培養技術和科學人才，因為量子傳感需要原子物理學、光子學、低溫學和精密儀器方面的專家——而這些技能目前供不應求。必須在短期內增加現有的量子研究投入，例如設立獎學金和實驗室駐留項目，並加快審批流程，以便科學家能夠在數月而不是數年內為戰備做出貢獻。美國應該改革簽證政策，招募全球專家進入美國實驗室，而不是將關鍵的全球人才拱手讓給北京。美國國防高級研究計劃局、美國國家科學基金會和各軍種實驗室也應贊助以強化為重點的獎項挑戰賽，例如為期一周的運動飛機慣性導航穩定性測試或無人機抗振重力測量，並將獎項與作戰演示掛鈎。

量子傳感不會讓美國的武器系統在一夜之間被淘汰，但隨着時間的推移，它將削弱其生存力和威懾力。美國沒有時間沉溺於碎片化的努力。它必須實施國家戰略，確保關鍵材料和量子工業基礎的安全，開展實驗以證明其在作戰壓力下的可行性，將量子傳感融入聯合作戰概念，並培養人才以保持發展勢頭。優勢不會屬於物理學最先進國家，而是屬於率先投入使用、適應速度最快的國家。如果不進行果斷的改革，美國就有可能眼睜睜地看着對手按照自己的方式定義後隱形時代。