量子雷達(dá)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

目前，經(jīng)典雷達(dá)存在一些缺點(diǎn)，一是發(fā)射功率大（幾十千瓦），電磁泄漏大；二是反隱身能力相對(duì)較差；三是成像能力相對(duì)較弱；四是信號(hào)處理復(fù)雜，實(shí)時(shí)性弱。針對(duì)經(jīng)典雷達(dá)存在的技術(shù)難點(diǎn)，量子信息技術(shù)均存在一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以通過與經(jīng)典雷達(dá)相結(jié)合，提升雷達(dá)的探測(cè)性能。

首先，量子信息技術(shù)中的信息載體為單個(gè)量子，信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制和接收、檢測(cè)的對(duì)象均為單個(gè)量子，因此整個(gè)接收系統(tǒng)具有極高的靈敏度，即量子接收系統(tǒng)的噪聲基底極低，相比經(jīng)典雷達(dá)的接收機(jī)，噪聲基底能夠降低若干個(gè)數(shù)量級(jí)。再忽略工作頻段、雜波和動(dòng)態(tài)范圍等實(shí)現(xiàn)因素，則雷達(dá)作用距離可以大幅提升數(shù)倍甚至數(shù)十倍。從而大大提升雷達(dá)對(duì)于微弱目標(biāo)，甚至隱身目標(biāo)的探測(cè)能力。

其次，量子信息技術(shù)中的調(diào)制對(duì)象為量子態(tài)，相比較經(jīng)典雷達(dá)的信息調(diào)制對(duì)象，量子態(tài)可以表征量子“漲落變化”等微觀信息，具有比經(jīng)典時(shí)、頻、極化等更加高階的信息，即調(diào)制信息維度更高。從信息論角度出發(fā)，通過對(duì)高維信息的操作，可以獲取更多的性能。對(duì)于目標(biāo)探測(cè)而言，通過高階信息調(diào)制，可以在不影響積累得益的前提下，進(jìn)一步壓低噪聲基底，從而提升噪聲中微弱目標(biāo)檢測(cè)的能力；從信號(hào)分析角度出發(fā)，通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行量子高階微觀調(diào)制，使得傳統(tǒng)信號(hào)分析方法難以準(zhǔn)確提取征收信號(hào)中調(diào)制的信息，從而提升在電子對(duì)抗環(huán)境下的抗偵聽能力。綜合而言，通過量子信息技術(shù)的引入，通過量子化接收，原理上可以有效降低接收信號(hào)中的噪聲基底功率；通過量子態(tài)調(diào)制，原理上可以增加信息處理的維度，一方面可以提升信噪比得益，另一方面可以降低發(fā)射信號(hào)被準(zhǔn)確分析和復(fù)制的可能性，從而在目標(biāo)探測(cè)和電子對(duì)抗領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力。

處于國(guó)際先進(jìn)水平

據(jù)專家披露，其實(shí)相關(guān)研究已經(jīng)做了很多年，之前做的量子成像方面的工作，并沒有在單光子水平上，而是用光的高階關(guān)聯(lián)特性實(shí)現(xiàn)的成像，確實(shí)有突破云霧等的特點(diǎn)，但成像過程還是比較復(fù)雜的，流程也較漫長(zhǎng)，實(shí)用性還有待發(fā)展，而且很難說叫量子成像。可以說，本次實(shí)現(xiàn)的技術(shù)突破是多年技術(shù)積累的結(jié)果，并非為了追趕近期“墨子”號(hào)掀起的量子熱。

本次技術(shù)突破屬于量子探測(cè)領(lǐng)域，特點(diǎn)就是突破現(xiàn)在測(cè)量方法的經(jīng)典極限（例如光的衍射極限等），是業(yè)界比較看好的技術(shù)（誠(chéng)然，也有學(xué)者對(duì)此有異議）。世界各國(guó)對(duì)此也都有研究，而且技術(shù)發(fā)展較快——2008年美國(guó)麻省理工學(xué)院的Lloyd教授首次提出了量子遠(yuǎn)程探測(cè)系統(tǒng)模型—量子照射雷達(dá)，從理論上證明了量子力學(xué)可以應(yīng)用于遠(yuǎn)程目標(biāo)探測(cè)。2012年，東京大學(xué)的Nakamura和Yamamoto采用超導(dǎo)回路，取得了微波頻段單光子態(tài)和壓縮態(tài)產(chǎn)生與接收技術(shù)的新突破。2013年，意大利的Lopaeva等首次用實(shí)驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)了量子照射雷達(dá)，該實(shí)驗(yàn)基于光子數(shù)關(guān)聯(lián)，驗(yàn)證了Lloyd提出的量子照射雷達(dá)模型探測(cè)在高噪聲及高損耗時(shí)依然有目標(biāo)探測(cè)能力；2015年，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)的Shabir Barzanjeh等對(duì)微波量子照明探測(cè)進(jìn)行了深入研究。

目前，中國(guó)在該領(lǐng)域僅僅處于技術(shù)先進(jìn)水平，還不是領(lǐng)先狀態(tài)，革命尚未成功，同志們?nèi)孕枧Α?

（感謝業(yè)內(nèi)專家對(duì)本文的指導(dǎo)！作者微信公眾號(hào)：tieliu1988）

參考文獻(xiàn)：

《基于幾率波探測(cè)下的量子雷達(dá)系統(tǒng)原理》譚宏，趙明旺，張國(guó)安

《量子雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的基本原理與進(jìn)展》江濤，孫俊

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