量子雷达

量子雷达是一种基于量子力学效应的推测性遥感技术，如不确定性原理或量子纠缠。

广义上讲，量子雷达可以被看作是一种在微波范围内工作的设备，从辐射源和/或输出检测的角度来看，它利用了量子特性，并且能够超越经典的对应设备。

一种方法是基于使用输入量子关联（特别是量子纠缠），并在接收器处结合适当的干涉量子检测（与量子照明协议密切相关）。

为技术上可行的量子雷达原型铺平道路涉及解决一些实验挑战，正如一些评论文章中所讨论的那样，后者指出了媒体的不准确报道。目前的实验设计似乎仅限于非常短的范围，大约一米，这表明潜在的应用可能是近距离监 视或生物医学扫描。

一个国际团队在2015年提出了量子雷达的微波范围模型，它是基于高斯量子照明协议的。其基本概念是创建一个纠缠的可见频率的光子流，并将其分成两半。

一半，即信号束，以保留原始量子状态的方式，经过微波频率的转换。然后微波信号被发送和接收，就像在一个正常的雷达系统中一样。当接收到反射信号时，它又被转换为可见光子，并与原始纠缠光束的另一半，即空闲光束进行比较。

尽管在微波到达目标物体并返回的过程中，大部分原始纠缠将由于量子退相干而丢失，但在反射信号和空载光束之间仍会有足够的量子关联。使用一个合适的量子检测方案，该系统可以只挑出那些最初由雷达发送的光子，完全过滤掉任何其他来源。如果该系统能够在现场工作，它代表着探测能力的巨大进步。

击败传统雷达系统的一种方法是在雷达使用的相同频率上广播信号，使接收器无法区分自己的广播和欺骗信号（或干扰）。然而，这种系统即使在理论上也无法知道雷达内部信号的原始量子状态是什么。

由于缺乏这样的信息，他们的广播将不符合原始信号，并将在相关器中被过滤掉。环境源，如地面杂波和极光，也将同样被过滤掉。

一个设计是创建一个雷达系统，提供比经典雷达更好的分辨率和更高的细节。然而，这种设计在理论上没有证明量子优势或更好的分辨率。

2015年，一个国际研究团队，展示了第 一个能够实现比经典设置更多量子优势的量子雷达的理论设计。在这个量子雷达模型中，人们考虑了对嵌入明亮微波背景中的低反射率目标的遥感，其探测性能远远超过经典微波雷达的能力。

通过使用合适波长的机电转换器，该方案在发送用于探测目标区域的微波信号束和保留用于探测的光学空转束之间产生了出色的量子纠缠。

从目标区域收集到的微波回波随后被转换为光束，然后与空载光束共同测量。这种技术将量子照明的强大协议扩展到其更自然的光谱领域，即微波波长。

2019年，一个三维增强量子雷达协议被提出。它可以被理解为三维空间中非合作性点状目标定位的量子计量协议。它采用量子纠缠来实现定位的不确定性，在每个空间方向上都比使用独立的、未纠缠的光子所能实现的要小四倍。

除了上述介绍中提到的文章外，更多深入研究量子雷达的历史和设计的评论文章可以在arXiv上找到。尽管已经实现了初步的实验原型，但以目前的技术实现量子雷达还是有难度的。

真正的量子雷达原型的实验实现背后有许多非微不足道的挑战，即使是在短距离内。