太空中的可视化量子应用。
使用各类基于量子技术的系统的量子战概念。
量子技术在网路中的应用。
量子技术在C4ISR中的应用。
量子技术（QT）以量子热学为基础，这是一门已有一百多年历史的学科。量子热学的第一个应用，被称为量子革命1.0，包括核裂变、激光、半导体等。第一次量子革命早已而且仍将对社会的各个方面形成了深远的影响，从军事和国际安全到原子装备、芯片、计算机和精确导航的发展。
如今，我们正在步入量子革命2.0时代，我们正在借助量子化学学在已知化学学极限下的所谓“奇怪”定律的全部波谱。在量子革命2.0中，我们借助了单个量子系统的行为，如电子、原子、原子核、分子、准粒子等。量子技术不会像核装备和激光装备那样引入全新的装备，而是改善和提升目前的传感器、通信和估算能力。虽然量子技术的大多数方面一直是基础研究而不是应用研究的方式，但我们可以预看到几个高度相关的国防应用。
量子技术仍然处于发达国家常年国防规划的最前沿。2021年2月，俄军国防主任批准了《新兴和颠覆性技术》（EDT）战略，推动以协调一致的方式开发和采用军民两用技术，量子技术是该战略中推进的九个技术领域之一。
俄军组织、机构和成员国正在积极研究量子技术，包括理论和实验，以应对固有的关键技术挑战。在2021年俄军大会上，俄军国家领导人启动了清华西洋国防创新加速器（DIANA），其中有一个专门负责量子技术的分支机构。重要的是，量子技术是俄军研究感兴趣的主题。据悉，俄军科技组织“2020~2040年科学技术趋势”其中包括了俄军量子技术的基础和期望，而俄军国家军备部长大会讨论了量子技术的施行计划。
这儿须要指出的是，大多数量子技术目前处于较低的技术打算水平（TRL），因而无法确切预测实际性能、功能、所有可能的应用和时间表。这被称为“科林里奇窘境”，适用于：
a）在技术得到广泛开发和广泛使用之前不容易预测影响；
b）当技术显得根深蒂固时，控制或改变是困难的。
在本文中，我们致力通过简略介绍量子技术的关键要素，其基本应用，在空中和太空领域的潜在用途来构建对量子技术的认识，并为现场量子技术设定现实的期望。
关键要素
为何量子技术这么有趣和重要？从理论上讲，使用基本量子化学学的原理可以造成估算的指数级加速、传感器灵敏度的明显提升以及前所未有的安全通讯。总体而言，量子信息科学学科囊括了那些领域。在我们考虑单个量子技术之前，必须了解一些基础知识。我们将进一步研究的量子技术革命的关键特点是量子比特，量子叠加，量子纠缠，不可克隆定律和量子隧穿。
量子比特是精典信息比特的量子类比。精典比特只能具有0或1的值，而量子比特由量子态描述。量子叠加意味着一个量子比特可以同时表示两种状态。这些行为对提高估算能力具有重要意义。使用N个量子比特，我们可以表示2N个状态（即表示的状态的数目随着量子比特的数目呈指数增长）。请注意，当量子算法结束时应用量子检测时，整个叠加态只会坍缩成一种状态。为此，我们必须多次运行一个算法，并按照各个状态的统计分布得出推论。通过多次重复，我们可以达到指数速率。但是，估算能力的这些降低须要开发新的量子算法并脱离传统估算。还有许多技术复杂性挑战了我们大规模完成量子估算的能力。
不可克隆定律强调，量子比特（或通常的任意量子态）的量子数据不能被复制或克隆。一方面，因为须要更复杂的量子纠错，这对降低量子计算机的复杂性形成了重大影响。量子偏差被间接纠正，由于如上所述，对实际状态的检测将造成其破坏。另一方面，它提供了前所未有的安全应用无法被监听。入侵者的干涉须要量子检测，这将造成量子坍缩到一种状态。通过比较发送方和接收方的检测值，可以很容易地发觉这些情况。
量子纠缠是另一个关键概念，指的是两个或多个量子比特之间的强相关性，这些联系没有精典类比。简而言之，任何对其中一个纠缠量子比特的量子操作还会对其他联接的量子比特形成即时影响，无论它们之间的距离或障碍怎么。为此，量子纠缠是大多数量子点的基本特点，容许它们达到海森堡不确定性原理定义的当前数学学的基本极限，也是许多量子算法的关键要素。
通常来说，量子比特和量子传感器系统可以使用不同的量子化学特点来实现，比如，超导电子学中的电压，极化或光子的数目，或电子、原子核、分子的载流子或能量状态。所有这种量子系统都十分脆弱，许多只能在接近绝对零度（约-273℃）的气温下操纵。为此，上述量子特点不能直接应用于装备，由于虽然是最轻微的干扰也会造成量子信息或量子传感灵敏度的损失。有了对基础科学的基本认识，让我们考虑潜在的应用。
基本应用
为了正确理解潜在的益处，我们将量子技术分为三类：量子估算，量子网路和通讯，以及量子传感器和成像。
量子估算代表通用可编程量子计算机、量子固溶器（一种不完美的绝热估算）和量子模拟器，它们可以提供比精典计算机相当大的估算优势。但是，虽然人们普遍误读处理速率的指数级下降会影响并接管所有精典计算机的任务和应用程序，但量子计算机只会在个别高度复杂和具有挑战性的估算问题上有效。这种问题的事例包括量子模拟（物理和抗生素研究的分子模拟，新材料开发等），量子密码剖析（打破一般用于加密电子电邮，语音和视频通话，数据传输和远程访问内部网的大多数非对称加密方案），更快的搜索，更快的线性或微分等式求解，量子优化（如供应链优化，货运、投资组合或订制抗生素），以及量子提高的机器学习。目前，用于实际布署的量子估算起码还须要六年的时间，而且不会代替精典计算机。
量子网路和通讯致力通过各类通道传输量子信息（量子比特），比如光纤线路或自由空间通讯。第一代量子网路中惟一的实际用途是量子秘钥分发（QKD）。与传统的非对称加密（亦称为私钥加密）相比，QKD的一个明显优势是任何拦截或监听尝试就会立刻被注意到。QKD可与光纤一起使用，许多商业自由空间QKD服务将在未来2到5年内推出。一般，QKD一般被描述为不可破解。但是，这仅适用于正确实现的量子信息传输；由精典计算机控制的端点仍将是逼抢性网路行动的目标。
下一代量子网路，称为量子信息网路（náo）或量子互联网，其分布纠缠量子比特的能力不同。fú将提供更多与安全相关的服务，如安全辨识、位置验证、分布式量子估算等。重要的技术应用也将造成高精度时钟同步和网路量子传感。实现fú的最大障碍是须要可靠的量子显存来储存量子信息，便于在具有许多中间节点的网路上进行同步和分发。预计fú将在本世纪30年代出现。
量子传感器致力更精确地检测各类化学变量，如磁场或电场、重力梯度、加速度旋转和时间。改进的时间检测可用于更精确的时钟（许多当前技术使用），量子惯性导航，地下和海底钻探，更有效的射频通讯等。
量子传感器是最发达的量子技术，平均技术成熟度水平（TRL）最高人类首次实现量子通讯，但布署的传感的有效性依然十分不确定。但是，军事应用须要具有低规格、重量和帧率（SWaP）的便携式或联通解决方案。同时，量子传感的空间帧率须要提升，由于它一般与灵敏度成正比。比如，从太空侦测导弹是具备可能性的，但使用现有有用精度的量子传感是不可能的，由于空间码率的所需条件会造成灵敏度不足。另一方面，一些量子传感，如量子导航中的量子传感，预计将在未来5年内在相关现场环境中进行测试。
量子成像是量子光学的一个子领域，与量子传感（检测一些外部量）相比，它是活跃的（即发射一些讯号而且须要检查其反射）。对于任何传感，帧率（SNR）代表了其灵敏度的基本极限。但是，使用量子纠缠可以达到显著更高的帧率，由于假如没有额外的纠缠知识，讯号本身在背景噪音中可能难以辨识。量子成像可以改进现有技术，如量子雷达、三维单反、拐角单反、气体泄露单反和低能见度视觉设备。
最后，后量子密码学（PQC），亦称为抗量子密码学，根本不是量子技术，而是当前非对称密码学的演进。后量子密码学依赖于更中级的语文，虽然对于量子计算机来说，也更难估算。为此，后量子密码学可以简单地想像为对现有系统的软件/硬件更新，虽然它们一般对估算要求更高。原则上，永远没法证明后量子密码学是绝对安全的，由于可能会出现新的精典或量子加密剖析功击。虽然这么，后量子密码学将很快可用，但是在可预见的未来能否抵挡量子功击。比如，按照英国国家安全局的建议，日本政府于2022年发布了一份备忘录，为各机构提供方向，便于在2035年之前开始向后量子密码学迁移并全面施行。并且，日本国土安全部的目标是到2030年迁移其系统。
空中和太空中的量子技术
虽然量子技术具有宽广的潜力和真正的变革心愿，但因为其复杂性，非专业人士一直对它知之极少，其重要性常常被夸大和炒作。目前，主要处于实验室阶段，技术成熟度水平较低，这促使对未来效用、能力或其未来将发挥的作用的现实恐怕显得复杂。
量子雷达是一种量子成像系统，其工作原理类似于精典雷达。从理论上讲，它具有各类优点，比如，更高的抗噪性、隐身性（极低的硬度，因而检查机率低）和可能的目标辨识。量子激光雷达（光侦测和测距）的原理早已在实验室中成功演示。但是人类首次实现量子通讯，对许多类型的地面雷达至关重要的微波技术目前虽然不可行。虽然这么，天基量子激光雷达在光学系统中的应用在中常年内一直是可行的。相反，更精确的量子或光学原子钟可以提升当前雷达和电子战系统的性能。
自由空间量子通讯将成为未来量子互联网的重要渠道，并将造成量子通讯资产在空中和太空中的更高存在。在未来5年内，自由空间量子通讯不太可能成为军事或政府卫星通讯服务的一部份，由于它的施行须要新的基础设施和更多的投资。据悉，目前的性能对于实际使用来说太低了，量子网路的低密度使其特别脆弱。但是，量子通讯仍将出现在民航航天领域，主要用于研制、概念验证演示和实验性（主要是商业应用）。
随着可靠的量子储存器和高速量子光学元件的到来，情况将发生变化。之后，具有重要空间存在的量子互联网可能会在2030年以后开始构建。未来，有机会在存在重大技术重叠的情况下，通过激光通讯实现量子通讯。激光通讯将提供由量子通讯保护的高速数据传输。量子密码学目前被觉得是后量子密码学的二次开发工作。后量子密码学是现今的首选解决方案，由于它可能只是一个软件更新，具有更短的布署时间，而且可以使用当前的精典网路或互联网基础设施。
量子技术最有趣的应用之一是情报，监视和侦察（ISR）。单个量子技术提供各类传感器和成像系统，可明显改善现有的情监侦系统。据悉，将量子情监侦系统功能与传统功能融合可能会通过借助二者的优势并抵消二者的劣势，因而开启情监侦系统的新时代。但是，完全实现这种可能性将取决于量子估算和通讯。
量子磁力计和重力计就是两个反例。量子磁力计测量磁场，比如局部磁异常或微弱的生物磁讯号。量子磁传感正在开发中，用于测量形成局部磁异常的金属物体，比如地雷、简易爆燃装置、潜艇、伪装汽车和地下采煤机械。它们还可以作为水下导航的取代方式。量子重力仪正在开发用于地下监视系统，并经过测试以检查地下结构，如岩洞、隧道、掩体、研究设施或鱼雷发射井。这两种传感都可以布署在机载系统或低月球轨道的空间资产上。
最接近实际布署的量子技术是量子射频（RF）接收器。量子射频接收器具有改进的功能，比如更宽的频段、更好的杂讯（SNR）、更小的规格、更好的抵达角测量、自校正、没有金属部件形成额外的噪音、以光学状态输出容许更快的讯号处理，以及检测弱场和强场。在国防方面，量子射频接收器可以接收先进的低拦截机率/低测量机率（LPI/LPD）通讯和超视距射频讯号，抵抗射频干扰和干扰，射频测向和太赫兹频度成像。未来，量子射频接收器可以成为多个系统的标准射频接收器，比如5G和物联网。量子射频接收器有望扩充我们的通讯、改进对手讯号的测量以及校正现有的射频设备。
量子成像系统可以进一步发挥情报、监视、目标获取和侦察的作用。其中包括全天候、昼夜战术感知，远程/近程、主动/被动状态和隐身侦测模式。它们可以在有云、雾、灰尘、烟雾和丛林树枝的环境中或夜晚作为低光或低码率视觉设备工作；诸如，协助直升机飞行员在多尘、多雾或烟雾弥漫的环境中着陆。
量子惯性导航是民航领域的另一种相关技术，类似于精典惯性导航，但使用量子传感。单个部件正在实验室和相关环境中进行测试，其稳定性足以用于军事用途。但是，创建一个完整的量子惯性检测单元依然具有挑战性。通常预期是，与目前的海洋级惯性导航（用于潜艇和导弹）相比，量子惯性导航每月的飘移率仅为几百米，定位偏差为1.8千米/天。第一批用户可能是重量和帧率参数限制最少的导弹。随着时间的推移，我们可以期盼客机、无人机和潜艇的更多大型化和布署。
量子估算在许多应用中具有巨大的潜力，比如改进的机器学习和人工智能、更好的空气动热学设计、更快的模拟等。所有那些都有望在情监侦系统处理、指挥与控制等领域带来重大改进。