美軍量子通信能力分析

量子通信是以量子力學原理為基礎的前沿通信技術，其理論上具備“無條件安全”的通信特性，在軍事領域展現出革新信息傳輸安全體系的潛力。美國憑借其科研實力與戰略規劃能力，在量子通信的軍事研究方面開展了系統性布局與探索，以求在軍事通信領域維持技術優勢。

一、技術突破進展

量子通信基于量子力學原理，通過操控量子態(如光子偏振態、疊加態與糾纏態)實現信息傳輸。相比傳統技術，其核心優勢在于量子態不可克隆與測量擾動可探測，在軍事上可增強信息傳輸安全性與抗干擾能力，有效防御信號截獲、篡改及網絡攻擊。美軍正系統布局量子通信，重點包括：

量子加密通信

在量子加密通信領域，美軍以量子密鑰分發(QKD)為核心技術，該技術基于量子不可克隆定理與測量塌縮特性，通過實時監測量子態擾動(如光子偏振變化)感知竊聽行為，從而保障通信安全。目前已應用于核指揮控制、戰略情報傳輸等高密級場景。2024年8月，美國空軍與瑞士Terra Quantum公司簽訂合同推進QKD研究，后者通過傳統光纖與光放大器結合方案，在1707公里光纖中實現每秒0.9比特的密鑰速率，顯著降低了對專用硬件設備的依賴。

量子密鑰分發(QKD)技術原理圖

量子通信網絡

量子通信網絡建設方面，美軍致力于構建全球覆蓋的衛星量子中繼體系。2025年4月，波音公司與HRL實驗室完成Q4S衛星任務核心組件驗證，該設備為15公斤級太空級組件，該實驗成功實現了四光子量子糾纏交換，糾纏保真度達0.8至0.9，每秒檢測能力為2500對光子。其在極端環境下的穩定性已通過測試，按計劃將于 2026 年執行在軌任務。

波音工程師準備 Q4S 子裝配體構建以進行環境測試

自由空間量子通信

自由空間量子通信在軍事應用中具有重要戰略意義，可滿足特殊環境與移動平臺的通信需求。2023年12月，美國陸軍聯合Rydberg Technologies公司完成基于里德堡原子的遠程無線電通信系統測試，該系統覆蓋0.3-3GHz頻段，具備抗電磁干擾能力且功耗較低，可以實現1公里距離的信號傳輸。這一技術突破為戰場隱蔽通信、無人機集群控制等應用場景提供了新的解決思路。

基于里德堡原子技術的原子接收機

另一種實現自由空間量子通信的技術路徑是將量子通信功能集成于現有激光通信設備。美軍與挪威司令部合作測試了Rhea Space Activity公司開發的量子通信原型設備QLOAK。該設備可直接適配現有激光通信終端，通過自由空間光學器件在遠距離場景下建立量子安全通信鏈路，并基于QKD技術強化信息傳輸安全。2023 年 10 月，其在非實驗室環境(如北極地區)完成加密傳輸測試，驗證了復雜電磁與極端條件下的可用性，為跨區域軍事行動提供環境適應性通信方案。

量子通信原型設備QLOAK被固定到激光通信設備上

二、經費體系布局

在推動量子通信從基礎研究向戰術化部署轉化過程中，美軍對經費投入進行了系統性規劃。以量子網絡領域的“AFRL Quantum Testbed”和“DARPA QuANET”項目為例，前者由美國空軍研究實驗室(AFRL)主導，前期重點開展硬件搭建與基礎試驗，后期逐步轉向量子系統構建、分布式量子網絡及量子云測試等方向;后者由美國國防高級研究計劃局(DARPA)推動，目標是實現經典網絡與量子信號的融合，構建戰場量子加密通信層。從2022-2024年的資金投入數據來看，這兩個項目的經費呈現逐年增長趨勢。

圖注：2022-2024年“AFRL Quantum Testbed”和“DARPA QuANET”項目的資金投入情況

此外，五角大樓計劃2025-2028年每年向“量子躍遷加速”項目投入1億美元，旨在推動包含量子通信技術在內的量子技術從實驗室向商業產品轉化。形成“基礎研究-技術驗證-戰術部署”的聯動體系。

三、合作機制構建

美國在量子通信領域構建了較為系統的國內協同機制，旨在協調政策、科研與應用各環節的資源配置。國家量子協調辦公室(NQCO)在國家層面統籌量子科技戰略，協調能源部(DOE)、國防部(DoD)、國家科學基金會(NSF)和國家標準與技術研究院(NIST)等關鍵機構。國防創新單元(DIU)則側重于技術落地，推動量子通信模塊等技術的軍民融合轉化。與此同時，由多個國家實驗室牽頭的五大量子信息科學研究中心(NQISRC)在量子通信、網絡、材料與計算等方向承擔基礎研究任務和人才培養職能。

同時美國在量子通信領域與多方盟友及伙伴國家開展合作，通過設立各類項目與機制整合資源，推進相關技術發展應用。以下是美國與部分國家/地區在該領域的合作情況：

美國量子通信國際合作框架(2024-2025)

四、總結

美軍在量子通信領域已形成技術積累與分層推進的軍事應用框架。技術層面，其以量子密鑰分發(QKD)為核心強化信息安全防護能力，同步探索量子衛星網絡構建全球通信體系，并在自由空間量子通信技術(如里德堡原子接收器、激光終端集成方案)上取得突破性進展，逐步覆蓋移動平臺與復雜戰場環境需求。資金層面，通過國防部主導的專項計劃(如AFRL、DARPA項目)形成持續投入機制，結合軍民融合模式加速技術轉化，同時設立長期戰略基金支持實驗室成果向實戰應用過渡。合作層面，國內通過跨部門協同機制整合資源，國際層面以技術標準綁定與盟友建立深度協作，形成“技術研發-標準輸出-區域適配”的聯動體系。

盡管如此，美軍現有量子通信技術發展仍存在結構性矛盾與戰略短板。當前發展仍面臨三方面核心局限：其一，量子中繼器技術未成熟，遠距離通信的光子損耗與量子態退相干問題制約組網效能;其二，量子通信技術體系與現有軍事通信標準的兼容性不足，系統融合面臨硬件接口與協議適配挑戰;其三，國際合作中技術話語權不對等，部分盟友參與局限于應用層，難以突破美軍主導的技術框架。(北京藍德信息科技有限公司)

參考資料

https://www.nato.int/cps/en/natohq/news_235129.htm

https://thequantuminsider.com/2024/11/01/u-s-south-korea-expand-quantum-tech-cooperation-in-enhanced-defense-partnership/

https://betakit.com/three-canadian-quantum-startups-selected-for-us-military-backed-quantum-race-ogram/

https://www.chronicleindia.in/current-affairs/11869-india-us-cooperation-in-quantum-tech

https://militaryembedded.com/cyber/cybersecurity/israeli-data-centers-secured-from-cyber-attacks-with-quantlr-and-nvidia?

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/terra-quantum-secures-sbir-contract-to-develop-quantum-resistant-network-for-us-air-force/

https://www.aliroquantum.com/blog/what-are-quantum-repeaters

https://www.defenseone.com/defense-systems/2024/06/ultrasecure-comms-could-give-special-operators-leg/397499/

https://www.defenseone.com/technology/2023/12/army-tests-long-range-quantum-radio-communication/392979/

https://www.hrl.com/news/2025/04/16/hrl-laboratories-and-boeing-achieve-key-milestone-in-quantum-entanglement-swapping-satellite-mission

https://ionq.com/news/ionq-announces-new-usd21-1-million-project-with-united-states-air-force

https://quantumcomputingreport.com/ionq-signs-a-54-5-million-contract-with-afrl-for-research-in-both-quantum-computing-and-quantum-networking/

https://news.clearancejobs.com/2024/03/08/leidos-and-raytheon-win-darpa-contracts-for-the-quantum-augmented-network-program/