“铁流：中国量子雷达研制成功 有那些技术特点”

上个月，中国电气科第一个基于单光子探测的量子雷达系统在14个地方成功开发，达到国际先进水平。 该量子雷达系统由中国电气科14所智能感知技术要点实验室开发，在中国科技大学、中国电气科27、南京大学等合作机构的共同努力下，经过不懈的努力，完成了量子探测机制、目标散射特征研究及量子探测原理的实验验证，同时， 在外场完成了实际大气环境下的目标探测试验，取得了百公里级的探测威力，探测灵敏度大幅提高，指标取得了预期的效果，取得了阶段性的重大研究进展和成果。

在国内科研团队相继在量子通信和量子计算方面取得技术创新后，中国在量子雷达行业又迈进了下一个城市。 那么，量子雷达与经典雷达相比有什么特别之处呢？

量子雷达队外野摄影

量子雷达不是针对经典雷达的目标

雷达在二战中被大规模使用，特别是在不列颠空战中，英国王室空军依靠雷达的辅助对德国空军造成了很大的杀伤。 当时的雷达只是利用发射的电磁波信号，在经过目标表面散射后，通过评估接收信号的能量来识别和评估目标。 但是，这个雷达的新闻载体只能用信号的绝对宽度和宽度的一些变化来表现。 检测机制是简单的能量检测，无法区分噪声和目标，无法区分空中飞舞的锡箔条和真实的战斗机，新闻利用方法单一，因此应用行业受到很大限制。

随着技术的飞速发展，雷达也在不断变化，从单纯利用信号的强度新闻演化成了综合利用电磁信号的频率和相位新闻，即电磁场的二级特征。 辐射电磁波二次特性的应用，使得调制方法出现了线性调频、相位编码、高速变频等多种高噪声信号形式，这些信号形式有效处理了以前传入雷达时的宽带和带宽矛盾，提高了雷达的抗干扰能力 在检测技术中，诞生了动目标检测技术、空时自适应解决技术和脉冲多普勒体制。 这些技术利用目标与噪声在多普勒领域的差异，实现噪声中运动目标的比较有效的检测，提高雷达的抗干扰能力。

量子雷达将量子新闻技术引入经典雷达探测行业，处理经典雷达的探测、测量和成像等技术瓶颈，提高雷达的综合性能。 量子雷达是一种新概念雷达，主要应用是实现对有无目标的检测。 在此基础上，可以进一步扩大量子图像雷达、量子测距雷达、量子导航雷达等应用行业。 本质上，量子雷达并未脱离经典雷达检测框架，在利用量子理论进行系统解体时，对雷达中的一点点概念和物理现象，如接收机噪声等有了全新的、更准确的理解。 在此基础上，量子雷达从新闻调制载波和检测解决等方面入手，提高雷达的性能。 总体而言，量子雷达是经典雷达理论的更新和补充，无与伦比。

量子雷达的分类

利用量子现象和光子发射机制的不同，量子雷达主要分为以下三类:

一种是量子雷达发射无纠缠的量子态电磁波。 发射器发射单光子脉冲探测目标可能存在的区域，如果目标存在，信号光子有一定概率返回接收器，通过测量返回光子的状态可以提取目标消息。

二是量子雷达发射纠缠的量子状态的电磁波。 其检测过程是利用泵浦光子透射( bbo )晶体，变换为参数，从而产生大量纠缠光子对，使各纠缠光子对之间的偏振状态相互正交，将纠缠光子对分为检测光子和成像光子，成像光子保存在量子存储器中，检测光子从发送器发出 与其不使用纠缠的量子雷达，不如使用纠缠的量子雷达，分辨率会以平方速度提高。

三是雷达发射经典电磁波。 接收机采用量子增强探测技术提高雷达系统性能，目前该技术已广泛应用于激光雷达技术。 中电十四所实际应用的是上述三种模式中的一种。

量子雷达的技术特征

目前，经典雷达有一点缺点。 一个是发送功率大(数十千瓦)，电磁泄漏大。 二是隐身能力相对较差；三是成像能力相对较弱；四是信号解决多而复杂，实时性弱。 与经典雷达存在的技术难点比较，量子新闻技术有一定的技术特点，与经典雷达相结合可以提高雷达的检测性能。

首先，量子新闻技术中的新闻载波是单量子的，信号的生成、调制和接收、检测的对象都是单量子的。 由于这个接收系统整体具有极高的灵敏度，即量子接收系统的噪声基底极低，与经典雷达的接收机相比，噪声基底可以降低几个数量级。 如果忽视频带、噪声、动态范围等实现因素，雷达的作用距离将大幅提高数倍至数十倍。 这样可以大大提高雷达对弱小目标，甚至隐蔽目标的探测能力。

其次，量子新闻技术中的调制对象是量子状态，与经典雷达的新闻调制对象相比，量子状态可以表示量子涨落的变化等微观新闻，比经典时、频率、极化等更高层次的新闻，即调制新闻的维数更高。 从新闻论的角度，通过操作高维新闻，可以获得越来越多的性能。 对于目标检测来说，通过高阶新闻调制，可以不影响积累利益，进一步降低噪声基底，从能够提高噪声中微弱的目标检测能力的信号分解的角度出发，对信号进行量子高阶微观调制，从而生成以前传输的信号 总的来说，通过引入量化新闻技术，通过量化接收，在原理上能够比较有效地降低接收信号中的噪声基功率的量化状态调制，在原理上可以增加新闻解决的维度，同时提高信噪比，发送信号有可能被准确地分解和复制

国际先进水平

专家认为，其实相关研究已经进行了很多年，迄今为止进行的量子成像工作，不是利用单一光子水平，而是利用光的高阶相关特征实现的成像，确实有突破云雾等的优点，但成像的过程 可以说这次实现的技术突破是多年技术积累的结果，不是为了追赶最近墨子号引发的量子热。

此次技术上的突破是量子探测行业，突破目前测量方法的经典极限(如光的衍射极限等)是优势，是业内较有前景的技术(确实有学者对此提出异议)。 世界各国也对此进行了研究，并且在技术飞速发展的2008年，美国麻省理工学院的lloyd教授首次提出了量子远程探测系统模型量子照射雷达，从理论上说明了量子力学可以应用于远程目标探测。 年，东京大学的nakamura和yamamoto使用超导电路，取得了微波段单光子态和压缩态发生和接收技术的新突破。 年，意大利的lopaeva等人首次用实验方法实现了量子照射雷达。 该实验基于光子数的相关性，验证了lloyd提出的量子辐射雷达模型在高噪声和高损耗时仍然具有目标探测能力； 年，德国亚琛工业大学的shabir barzanjeh等人对微波量子照明检测进行了深入的研究。

目前，中国在这个行业只是处于技术先进水平，还没有处于领先状态，革命还没有成功，同志们还需要努力。

感谢业界专家的指导！ 作者微信公众平台: tieliu1988 )

参考文献: [/s2/]

《基于概率波探测的量子雷达系统原理》谭宏、赵明旺、张国安

《量子雷达探测目标的基本原理与进展》江涛、孙俊

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