本文探讨了量子计算能为水面海军提供的、超越经典方法能力的潜在优势。随着全球竞争加剧，量子计算对国家安全既带来机遇也构成威胁。量子力学原理为量子架构带来了希望，这些架构能够模拟量子系统并本质上并行处理数据，这两者都是经典方法无法实现的。通过融合多种框架，本研究评估了量子计算可以在水面海军的哪些领域以及如何实施。从海上到岸上，从武器到后勤，从现代能力到未来技术，量子架构的实施在实时优化、材料科学、增强的机器学习以及密码学等领域展现出前景。通过识别当前和潜在的量子架构，并在解决功率、空间、冷却和培训等问题时，可以实现水面海军中的可行应用。研究结果表明，量子计算将补充而非取代经典系统，主要是通过将量子能力与经典系统的熟悉度和可靠性相结合的混合架构来实现。对量子系统的研发及其实际应用的早期投资，对于通过战术优势、作战准备和战略优势来维护安全至关重要。

第一章介绍了核心研究问题及相关背景信息。提供了量子计算的基础知识以及关于水面舰队的关键信息。本章还总结了现有文献，并概述了回答该研究问题的范围、目标和研究方法。

第二章考察了经典计算与量子计算之间的根本差异，包括支配其存在的理论原理、不同类型的量子计算模型以及功能上的差异。然后分别讨论了每种计算方法的优缺点，随后探讨了它们如何能最好地互补。本章最后讨论了量子计算领域全球研究的现状。

第三章分析了舰队中当前使用经典计算方法的技术的现状，包括武器、通信、导航和工程系统。接着简要介绍了舰队的现代化目标，并识别了当前系统与未来期望目标之间的能力差距。

第四章讨论了整合量子计算以填补海军所识别能力差距的可行性。探讨了量子计算在航海舰船上可能具有的实际和理论应用，以及可能阻碍该技术实施的因素，如尺寸、能源和冷却等考虑。然后讨论了在舰船上哪些地方量子计算可以取代经典计算，以及哪些地方它可能最好地补充现有技术。本章的最后分析着眼于量子计算机在水面海军中的其他潜在应用，侧重于研发以及岸基系统。本章以一个围绕具备量子能力的水面舰队的预见性场景作为结束。

第五章将前面各章内容置于安全领域进行整合，因为如果没有各方的认可，量子计算的应用将无从谈起。包括对盟友和对手在该技术实施过程中将扮演角色的比较分析。分析了政府和私营部门为推动该技术及其应用进一步发展所做的承诺。最后通过讨论创新研究，以设计出在该技术可实现之时采用它的最佳方法。第六章随后综合了所有研究发现，并通过技术就绪度、机构意愿和战略时机，就量子计算在水面领域的实际整合提出了一个愿景。进一步审视了经典计算将继续存在的领域，并根据所进行的研究结果，展望了水面海军的未来可能面貌。