雷达精度提高500倍,量子雷达( 五 )


中国研制中的比相控阵雷达更先进的量子雷达有多厉害?
2016年,据香港媒体报道,中国的研究人员进行了一次试验,可能扩大量子雷达对隐形飞机的探测距离 。在《物理学评论通讯》本月初发表的一篇论文中,来自安徽省合肥市中国科学技术大学的一个研究团队详细描述了他们的试验,试验首次表明,弱值测量法——一种新兴的量子测量技术——可以探测到此前无法探测到的信号 。报道称,这项技术利用非常“轻柔”的方法反复测量次原子微粒的量子态,对于极弱信号的探测,比如隐形飞机的雷达特征,可能格外有效 。
量子雷达是基于量子力学基本原理,主要依靠收发量子信号实现目标探测的一种新型雷达体制 。当前,量子雷达尚无统一的标准定义,一般来说,量子雷达就是利用电磁波量子效应对感兴趣目标进行远距离探测的远程传感器系统,或者这类系统均可称为量子雷达 。相对于传统雷达,量子雷达发射由少量数目光子组成的脉冲信号,与普通雷达发射电磁波完全不同,信号光子与目标相互作用遵循量子电动力学规则,并用量子场论的方法来描述其散射过程; 在接收机处采用光子探测器进行接收,并采用量子系统状态估计与测量技术获取回波信号光子态中的目标信息 。
量子雷达具有探测距离远、可识别和分辨隐身平台及武器系统等突出特点,未来可进一步应用于导弹防御和空间探测,具有极其广阔的应用前景 。作为洞察未来战场的“千里眼”,量子雷达技术势必掀起各军事强国变革雷达技术的时代潮流 。量子雷达的根本特点在于目标的入射波是一小束光子,亦即雷达信号是由较少的光子组成的 。然而目标是大数量原子结合而成的固体物质,因此目标对来波的散射将是一个量子电动力学的动态过程 。
由此出发,在量子雷达条件下的RCS研究显然会有自己的特色,那就是,通过量子雷达,我们可轻易探测到隐身飞机 。事实上,即使是最先进的隐形战斗机,也不可能在雷达面前消失的无影无踪 。传统雷达采用低频段探测、增大功率口径和驻留时间等方式,以提升针对隐身目标的检测能力 。相比于传统雷达,量子雷达可以利用量子纠缠提高探测灵敏度,对复杂环境下小目标具有更好地探测能力,可在高背景噪声中识别出远距离微小信号 。
量子雷达与米波雷达、微波雷达有什么区别?有什么优势?
之前有很多消息放出来,说中国的中电14所成功研发了量子雷达,可以侦测到隐身飞机,那么不管这个新闻的真假,量子雷达到底是什么东西呢?量子雷达就是利用电磁波的量子效应对目标进行远距离侦察的雷达就可以称为是量子雷达 。所以说这里的量子,不一定指的是光量子,也有可能就是指的电磁波,因为电磁波也是有最基本的能量单元的 。
下面这张图就是量子雷达的基本结构图 。简单来说,以前的雷达是通过发射电磁波在一个面上“广撒网”,而量子雷达是通过操作少数的光子去探测目标 。量子雷达,最根本的是利用光子之间的纠缠效应来判断发出去的信号和接收到的信号是不是同一个来源,从而提高雷达的精度和抗干扰能力 。现在的雷达,就是发射出去电磁波,然后接受返回的电磁波来判断某一个方向有没有物体 。
而当有隐形飞机的时候,并不是说电磁波就完全一点儿不反射回来,而是说隐身飞机通过各种各样的方式把返回的电磁波降到最小 。我们知道,全世界到处都有电磁波,虽然很微弱,但是雷达也会收到——这就叫做信号噪声,当隐身飞机的返回的电磁波信号弱到淹没在这些噪声中之后,我们就没有办法判断哪些是环境噪声,哪些是飞机反射回来的雷达信号了 。

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