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量子雷达宣告探测新时代:上可探测隐形飞机,下可探测潜艇  

2017-04-06 12:15:06|  分类: 科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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原创 诤闻军事 2017-04-05 21:01

量子雷达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。量子雷达将量子信息调制到雷达信号中,发射/接收量子信号从而进行目标探测,可用于探测、识别和分辨隐身平台和武器m。现有雷达对抗反隐身能力差、抗干扰能力差、成像能力弱、体积大、电磁泄露大,探测距离近,不能适应探测隐身目标,深海及空天目标的要求,而量子雷达具有常规雷达无法比拟的灵敏性,具有抗干扰能力强、理论探测距离远等优点,因此,量子雷达上可探测隐形飞行物,下可探测隐形军舰、潜水艇,应用前景广阔,受到各军事强国的重视。

量子雷达是利用电磁波量子效应对目标进行远距离探测的远程传感器系统。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;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迸行接收,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。

量子雷达宣告探测新时代:上可探测隐形飞机,下可探测潜艇

根据量子雷达发射机发射量子态的不同,划分为单光子量子雷达和纠缠光子量子雷达。单光子探测量子雷达系统发射非纠缠态的光量子态,其工作方式与经典雷达类似,量子雷达发射机向目标发射单个光子,光子经目标反射,被雷达接收机接收探测。单光子探测是一种理想的探测方案,优点是几乎不受干扰,缺点是实现困难。

量子纠缠雷达系统依赖于纠缠叠加的光子的量子态,生成一个纠缠光子对,其中一个被发送至目标,另一个依旧留在雷达系统的接收机内。利用纠缠所包含的相关特性,通过对比目标反射辐射光子与雷达内部光子符合度实现目标探测。通过量子纠缠,量子雷达可增强目标探测能力,发挥量子雷达的最大优势。因此,量子纠缠雷达得到了更多关注,是未来量子雷达的主要发展方向之一。

美国政府研究项目的启动和大型军工企业的参与将量子雷达研究不断推向新的高度,同时证明量子雷达在国防安全领域应用前景广阔,是美国必争的国防重器。

在理论研究方面,国外量子雷达研究始于上世纪六、七十年代。从量子信号研宄开始,开展了量子计量、传感、成像及探测等领域的研究,最终细化在量子雷达工作波段、量子雷达散射截面等具体问题。2007年美国国防部高级研宄计划局(DARPA)启动了量子传感项目和量子激光雷达项目,量子雷达研究领域正式形成。

量子雷达宣告探测新时代:上可探测隐形飞机,下可探测潜艇

量子雷达探测隐身飞机

在专利申请及方案研宄方面,国外量子雷达专利出现较早,21世纪进入专利申请的爆发期,据不完全统计仅2000-2008年间美国量子雷达相关专利达16项。美国麻省理工大学等多家研究团队提出了主要包括干涉式量子雷达、接收端量子增强激光雷达和量子照射雷达的量子雷达方案。众多专利中具有代表性的是2005年洛克希德?马丁公司申请的基于量子纠缠理论的量子雷达系统专利。专利资料显示,美国最新一项量子雷达专利提出于2016年1月。

在原理样机研制方面,2013年美国罗切斯特大学和英国约克大学相继研发出量子雷达原型机,前者是一种抗干扰量子雷达,能轻易探测到隐形飞机,而且几乎不可被干扰;2015年英国研宄人员己研发出可用于量子雷达的微波与光波的双腔转换器。

量子雷达具有超灵敏度。量子雷达利用量子纠缠来提高灵敏度,从而在高背景噪声中识别微小信号。相对于经典波遥感探测系统,采用量子纠缠态电磁波探测目标的量子照射雷达可显著改善雷达接收机处回波信噪比,可全面增强雷达对目标的检测性。

量子雷达未来的工作频段最可能处于微波频段如X波段,从而继承了微波的许多优点,如微波光子能够穿透云层和雾气,具有全天时、全天候的工作能力。此外,量子雷达采用量子计量技术,极大地提高了雷达测距、测角分辨率及成像分辨率。相对于传统雷达,量子雷达具有功耗小、抗干扰性强、探测距离远、分辨率高且易于成像等优点。

量子雷达宣告探测新时代:上可探测隐形飞机,下可探测潜艇

美国雷声公司研制的小型量子雷达

在电子战领域,量子雷达可能称为一项革命性的技术。由于超光速波具有更强的穿透能力和抗干扰能力,所以量子雷达向上可以探测隐形飞行物,对水面可以探测隐形军舰,对水下,可以探测潜水艇。量子雷达理论探测距离极远,可用于行星防御和空间探测。

例如量子雷达可探测隐身目标,让隐身飞机和隐身舰艇无处可藏。量子探测是利用量子纠缠和叠加特性,对物体进行测量或成像。在电子对抗战中,量子雷达可不受隐身飞机和舰艇发出的虚假反射信号影响,根据被探测目标光子变化情况,通过信号处理系统,还原被探测目标图像,确定隐身目标位置、状态,做到全面防控,准确打击。此外,量子雷达所采用的量子波束,其隐形态传输与传播媒质无关,可自由探测深海潜艇目标。量子雷达量子束的纠缠特性极强,因此抗干扰性强。因为不会受到核辐射的影响,因此适合于核战环境。发生核战争时,指挥部若使用量子雷达探测系统,其量子探测体系基于量子纠缠态的“感知”优越性能不会受原子弹干扰破坏,可正常接受、发射被跟踪目标,极大提高战场指挥主动性。

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