量子雷达是什么？类型及优势介绍

1.量子雷达是什么

雷达作为一类典型的电子信息装备，在陆海空天一体化的作战空间中担负目标信息获取与精确制导等重要任务。而量子雷达则是指具有发射微波光子对远距离目标进行探测，利用光子的某些特性(比如自旋、极化等)提高雷达的探测、识别和分辨目标的能力的雷达。

2.量子雷达的类型

根据利用量子现象和光子发射机制的不同，量子雷达主要可以分为以下3个类别：

(1)一是量子雷达发射纠缠的量子态电磁波。其探测过程为利用泵浦光子穿过(BBO)晶体，通过参量下转换产生大量纠缠光子对，各纠缠光子对之间的偏振态彼此正交，将纠缠的光子对分为探测光子和成像光子，成像光子保留在量子存储器中，探测光子由发射机发射经目标反射后，被量子雷达接收，根据探测光子和成像光子的纠缠关联可提高雷达的探测性能。与不采用纠缠的量子雷达相比，采用纠缠的量子雷达分辨率以二次方速率提高。

(2)二是量子雷达发射非纠缠的量子态电磁波。发射机将纠缠光子对中的信号光子发射出去， 备份 光子保留在接收机中，如果目标将信号光子反射回来，那么通过对信号光子和 备份 光子的纠缠测量可以实现对目标的检测。

(3)三是雷达发射经典态的电磁波。在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能，目前，该技术在激光雷达技术中有着广泛的应用。中电14所实际上应用的是上述三种模式中的一种。

3.量子雷达的优势

目前，经典雷达存在一些缺点，一是发射功率大(几十千瓦)，电磁泄漏大;二是反隐身能力相对较差;三是成像能力相对较弱;四是信号处理复杂，实时性弱。针对经典雷达存在的技术难点，量子信息技术均存在一定的技术优势，可以通过与经典雷达相结合，提升雷达的探测性能。

首先，量子信息技术中的信息载体为单个量子，信号的产生、调制和接收、检测的对象均为单个量子，因此整个接收系统具有极高的灵敏度，即量子接收系统的噪声基底极低，相比经典雷达的接收机，噪声基底能够降低若干个数量级。再忽略工作频段、杂波和动态范围等实现因素，则雷达作用距离可以大幅提升数倍甚至数十倍。从而大大提升雷达对于微弱目标，甚至隐身目标的探测能力。

其次，量子信息技术中的调制对象为量子态，相比较经典雷达的信息调制对象，量子态可以表征量子 涨落变化 等微观信息，具有比经典时、频、极化等更加高阶的信息，即调制信息维度更高。从信息论角度出发，通过对高维信息的操作，可以获取更多的性能。对于目标探测而言，通过高阶信息调制，可以在不影响积累得益的前提下，进一步压低噪声基底，从而提升噪声中微弱目标检测的能力;从信号分析角度出发，通过对信号进行量子高阶微观调制，使得传统信号分析方法难以准确提取征收信号中调制的信息，从而提升在电子对抗环境下的抗侦听能力。综合而言，通过量子信息技术的引入，通过量子化接收，原理上可以有效降低接收信号中的噪声基底功率;通过量子态调制，原理上可以增加信息处理的维度，一方面可以提升信噪比得益，另一方面可以降低发射信号被准确分析和复制的可能性，从而在目标探测和电子对抗领域具有广阔的应用潜力。

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