上月，中國(guó)電科首部基于單光子檢測(cè)的量子雷達(dá)系統(tǒng)在14所研制成功，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該量子雷達(dá)系統(tǒng)由中國(guó)電科14所智能感知技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制，在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)電科27所以及南京大學(xué)等協(xié)作單位的共同努力下，經(jīng)過(guò)不懈的努力，完成了量子探測(cè)機(jī)理、目標(biāo)散射特性研究以及量子探測(cè)原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且在外場(chǎng)完成真實(shí)大氣環(huán)境下目標(biāo)探測(cè)試驗(yàn)，獲得百公里級(jí)探測(cè)威力，探測(cè)靈敏度極大提高，指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期效果，取得階段性重大研究進(jìn)展與成果。

國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)相繼在量子通信和量子計(jì)算上取得技術(shù)突破后，中國(guó)在量子雷達(dá)領(lǐng)域再下一城。那么，和經(jīng)典雷達(dá)相比量子雷達(dá)又有何特殊之處呢？

量子雷達(dá)團(tuán)隊(duì)外場(chǎng)合影

量子雷達(dá)不是對(duì)經(jīng)典雷達(dá)的顛覆

雷達(dá)最早在二戰(zhàn)期間得到大規(guī)模應(yīng)用，特別是在不列顛空戰(zhàn)中，英國(guó)皇家空軍依靠雷達(dá)的輔助對(duì)德國(guó)空軍造成較大殺傷。當(dāng)時(shí)的雷達(dá)單純利用發(fā)射的電磁波信號(hào)，經(jīng)過(guò)目標(biāo)表面散射后，通過(guò)判斷接收信號(hào)的能量，來(lái)識(shí)別、判斷目標(biāo)。不過(guò)，這種雷達(dá)的信息載體只能通過(guò)信號(hào)的絕對(duì)幅度或幅度的變化來(lái)體現(xiàn)，檢測(cè)機(jī)理就是簡(jiǎn)單的能量檢測(cè)，無(wú)法區(qū)分雜波和目標(biāo)，分不清在空中飛舞的錫箔條和真正的戰(zhàn)機(jī)，信息利用方式單一，因此，應(yīng)用領(lǐng)域受到較大的限制。

隨著技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)也不斷發(fā)生變化，從單純利用信號(hào)的強(qiáng)度信息，演化為綜合利用電磁信號(hào)的頻率和相位信息，即電磁場(chǎng)的二階特性。通過(guò)發(fā)射電磁波二階特性的應(yīng)用，在調(diào)制方式上，出現(xiàn)了線(xiàn)性調(diào)頻、相位編碼和捷變頻等復(fù)雜信號(hào)形式，這些信號(hào)形式有效解決了傳統(tǒng)雷達(dá)時(shí)寬與帶寬的矛盾，并提升雷達(dá)抗干擾、抗雜波的能力。在檢測(cè)技術(shù)上，催生了動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、空時(shí)自適應(yīng)處理技術(shù)和脈沖多普勒體制，這些技術(shù)利用目標(biāo)和雜波在多普勒域上的差異，實(shí)現(xiàn)雜波中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的有效檢測(cè)，提升雷達(dá)抗雜波能力。

量子雷達(dá)則是將量子信息技術(shù)引入經(jīng)典雷達(dá)探測(cè)領(lǐng)域，解決經(jīng)典雷達(dá)在探測(cè)、測(cè)量和成像等方面的技術(shù)瓶頸，提升雷達(dá)的綜合性能。量子雷達(dá)屬于一種新概念雷達(dá)，首要應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)有無(wú)的探測(cè)，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，包括量子成像雷達(dá)、量子測(cè)距雷達(dá)和量子導(dǎo)航雷達(dá)等，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，量子雷達(dá)并沒(méi)有脫離經(jīng)典雷達(dá)探測(cè)的框架體系，只是在利用量子理論進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，對(duì)雷達(dá)中一些概念和物理現(xiàn)象，如接收機(jī)噪聲等，具有全新的、更準(zhǔn)確的理解。在此基礎(chǔ)上，量子雷達(dá)從信息調(diào)制載體和檢測(cè)處理等方面入手，提升雷達(dá)的性能?？傮w而言，量子雷達(dá)是對(duì)經(jīng)典雷達(dá)理論的更新和補(bǔ)充，而不是顛覆和取代。

量子雷達(dá)的分類(lèi)

根據(jù)利用量子現(xiàn)象和光子發(fā)射機(jī)制的不同，量子雷達(dá)主要可以分為以下3個(gè)類(lèi)別：

一是量子雷達(dá)發(fā)射非糾纏的量子態(tài)電磁波。發(fā)射機(jī)發(fā)射單光子脈沖探詢(xún)目標(biāo)可能存在的區(qū)域，如果目標(biāo)存在，則信號(hào)光子將會(huì)以一定的概率返回至接收機(jī)處，通過(guò)對(duì)返回光子狀態(tài)的測(cè)量可以提取出目標(biāo)信息。

二是量子雷達(dá)發(fā)射糾纏的量子態(tài)電磁波。其探測(cè)過(guò)程為利用泵浦光子穿過(guò)（ＢＢＯ）晶體，通過(guò)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生大量糾纏光子對(duì)，各糾纏光子對(duì)之間的偏振態(tài)彼此正交，將糾纏的光子對(duì)分為探測(cè)光子和成像光子，成像光子保留在量子存儲(chǔ)器中，探測(cè)光子由發(fā)射機(jī)發(fā)射經(jīng)目標(biāo)反射后，被量子雷達(dá)接收，根據(jù)探測(cè)光子和成像光子的糾纏關(guān)聯(lián)可提高雷達(dá)的探測(cè)性能。與不采用糾纏的量子雷達(dá)相比，采用糾纏的量子雷達(dá)分辨率以二次方速率提高。

三是雷達(dá)發(fā)射經(jīng)典態(tài)的電磁波。在接收機(jī)處使用量子增強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)以提升雷達(dá)系統(tǒng)的性能，目前，該技術(shù)在激光雷達(dá)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。中電14所實(shí)際上應(yīng)用的是上述三種模式中的一種。