量子雷達系統

量子雷達系統

量子雷達系統是中國科學技術大學參與開發的研究項目。2016年,中國電子科技集團公司宣布,中國量子雷達技術的有效探測距離達到100公里,是境外量子雷達原型探測距離的5倍。2016年12月,中國試驗全球首個量子雷達。

基本介紹

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基本原理

量子雷達系統產生成對的、處於糾纏狀態的光粒子,即光子。光子對中的一個光子被發射出去,另一個則留在雷達站。鎖定目標位置後,一些光子就會反射回來,通過與雷達站內保留的糾纏光子進行匹配,就能確認是光子的“身份”。通過測量反射的光子,研究人員可以計算出目標的物理屬性,比如大小、形狀、速度和攻擊角度等。
量子雷達系統
量子雷達系統

研究進展

該技術源於量子物理學中的一個悖論。在亞原子世界中,測量意味著破壞。對亞原子顆粒進行測量會不可避免地破壞它的初始量子態。
上世紀80年代,科學家終於找到解決辦法。採用弱測量方法不會造成量子態的坍縮。雖然每一次弱測量只能取得少量的信息,但是對同一些粒子進行反覆測量,就能夠得到關於屬性的穩健統計量,即正確的猜測值。但是,早期的弱測量方案效率很低。只能測量探測距離內很少比例的光子,其餘的光子都被廢棄了。
之後,科學家研究出一種名為能量循環測量的新方法,將光子放在一種特製的裝置中進行循環,從而減少廢棄的光子數量。中國科學技術大學的研究團隊進行了雷射束偏折測量試驗,證明這種方法可以突破散粒噪聲極限。不僅探測到信號強度不到散粒噪聲極限一半的信號,並且將精確度提高到了1.5倍。

關鍵技術

量子雷達有一個主要難題是反射的光子數量較少,並且與目標的距離越大,反射的光子數量越小。理論上的極限距離稱作散粒噪聲極限,如果超過這個距離,即便在最優質的觀測條件下也無法探測到目標。

技術試驗

2016年12月,中國試驗全球首個量子雷達。

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