量子雷達是什么？類型及優勢介紹

1.量子雷達是什么

雷達作為一類典型的電子信息裝備，在陸?？仗煲惑w化的作戰空間中擔負目標信息獲取與精確制導等重要任務。而量子雷達則是指具有發射微波光子對遠距離目標進行探測，利用光子的某些特性(比如自旋、極化等)提高雷達的探測、識別和分辨目標的能力的雷達。

2.量子雷達的類型

根據利用量子現象和光子發射機制的不同，量子雷達主要可以分為以下3個類別：

(1)一是量子雷達發射糾纏的量子態電磁波。其探測過程為利用泵浦光子穿過(BBO)晶體，通過參量下轉換產生大量糾纏光子對，各糾纏光子對之間的偏振態彼此正交，將糾纏的光子對分為探測光子和成像光子，成像光子保留在量子存儲器中，探測光子由發射機發射經目標反射后，被量子雷達接收，根據探測光子和成像光子的糾纏關聯可提高雷達的探測性能。與不采用糾纏的量子雷達相比，采用糾纏的量子雷達分辨率以二次方速率提高。

(2)二是量子雷達發射非糾纏的量子態電磁波。發射機將糾纏光子對中的信號光子發射出去， 備份 光子保留在接收機中，如果目標將信號光子反射回來，那么通過對信號光子和 備份 光子的糾纏測量可以實現對目標的檢測。

(3)三是雷達發射經典態的電磁波。在接收機處使用量子增強檢測技術以提升雷達系統的性能，目前，該技術在激光雷達技術中有著廣泛的應用。中電14所實際上應用的是上述三種模式中的一種。

3.量子雷達的優勢

目前，經典雷達存在一些缺點，一是發射功率大(幾十千瓦)，電磁泄漏大;二是反隱身能力相對較差;三是成像能力相對較弱;四是信號處理復雜，實時性弱。針對經典雷達存在的技術難點，量子信息技術均存在一定的技術優勢，可以通過與經典雷達相結合，提升雷達的探測性能。

首先，量子信息技術中的信息載體為單個量子，信號的產生、調制和接收、檢測的對象均為單個量子，因此整個接收系統具有極高的靈敏度，即量子接收系統的噪聲基底極低，相比經典雷達的接收機，噪聲基底能夠降低若干個數量級。再忽略工作頻段、雜波和動態范圍等實現因素，則雷達作用距離可以大幅提升數倍甚至數十倍。從而大大提升雷達對于微弱目標，甚至隱身目標的探測能力。

其次，量子信息技術中的調制對象為量子態，相比較經典雷達的信息調制對象，量子態可以表征量子 漲落變化 等微觀信息，具有比經典時、頻、極化等更加高階的信息，即調制信息維度更高。從信息論角度出發，通過對高維信息的操作，可以獲取更多的性能。對于目標探測而言，通過高階信息調制，可以在不影響積累得益的前提下，進一步壓低噪聲基底，從而提升噪聲中微弱目標檢測的能力;從信號分析角度出發，通過對信號進行量子高階微觀調制，使得傳統信號分析方法難以準確提取征收信號中調制的信息，從而提升在電子對抗環境下的抗偵聽能力。綜合而言，通過量子信息技術的引入，通過量子化接收，原理上可以有效降低接收信號中的噪聲基底功率;通過量子態調制，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射信號被準確分析和復制的可能性，從而在目標探測和電子對抗領域具有廣闊的應用潛力。

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