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上月，中國電科首部基于單光子檢測的量子雷達系統在14所研制成功，達到國際先進水平。該量子雷達系統由中國電科14所智能感知技術重點實驗室研制，在中國科學技術大學、中國電科27所以及南京大學等協作單位的共同努力下，經過不懈的努力，完成了量子探測機理、目標散射特性研究以及量子探測原理的實驗驗證，并且在外場完成真實大氣環境下目標探測試驗，獲得百公里級探測威力，探測靈敏度極大提高，指標均達到預期效果，取得階段性重大研究進展與成果。

國內科研團隊相繼在量子通信和量子計算上取得技術突破后，中國在量子雷達領域再下一城。那么，和經典雷達相比量子雷達又有何特殊之處呢？

量子雷達團隊外場合影

量子雷達不是對經典雷達的顛覆

雷達最早在二戰期間得到大規模應用，特別是在不列顛空戰中，英國皇家空軍依靠雷達的輔助對德國空軍造成較大殺傷。當時的雷達單純利用發射的電磁波信號，經過目標表面散射后，通過判斷接收信號的能量，來識別、判斷目標。不過，這種雷達的信息載體只能通過信號的絕對幅度或幅度的變化來體現，檢測機理就是簡單的能量檢測，無法區分雜波和目標，分不清在空中飛舞的錫箔條和真正的戰機，信息利用方式單一，因此，應用領域受到較大的限制。

隨著技術的發展，雷達也不斷發生變化，從單純利用信號的強度信息，演化為綜合利用電磁信號的頻率和相位信息，即電磁場的二階特性。通過發射電磁波二階特性的應用，在調制方式上，出現了線性調頻、相位編碼和捷變頻等復雜信號形式，這些信號形式有效解決了傳統雷達時寬與帶寬的矛盾，并提升雷達抗干擾、抗雜波的能力。在檢測技術上，催生了動目標檢測技術、空時自適應處理技術和脈沖多普勒體制，這些技術利用目標和雜波在多普勒域上的差異，實現雜波中運動目標的有效檢測，提升雷達抗雜波能力。

量子雷達則是將量子信息技術引入經典雷達探測領域，解決經典雷達在探測、測量和成像等方面的技術瓶頸，提升雷達的綜合性能。量子雷達屬于一種新概念雷達，首要應用是實現目標有無的探測，在此基礎上可以進一步擴展應用領域，包括量子成像雷達、量子測距雷達和量子導航雷達等，從本質上來說，量子雷達并沒有脫離經典雷達探測的框架體系，只是在利用量子理論進行系統分析時，對雷達中一些概念和物理現象，如接收機噪聲等，具有全新的、更準確的理解。在此基礎上，量子雷達從信息調制載體和檢測處理等方面入手，提升雷達的性能。總體而言，量子雷達是對經典雷達理論的更新和補充，而不是顛覆和取代。

量子雷達的分類

根據利用量子現象和光子發射機制的不同，量子雷達主要可以分為以下3個類別：

一是量子雷達發射非糾纏的量子態電磁波。發射機發射單光子脈沖探詢目標可能存在的區域，如果目標存在，則信號光子將會以一定的概率返回至接收機處，通過對返回光子狀態的測量可以提取出目標信息。

二是量子雷達發射糾纏的量子態電磁波。其探測過程為利用泵浦光子穿過（ＢＢＯ）晶體，通過參量下轉換產生大量糾纏光子對，各糾纏光子對之間的偏振態彼此正交，將糾纏的光子對分為探測光子和成像光子，成像光子保留在量子存儲器中，探測光子由發射機發射經目標反射后，被量子雷達接收，根據探測光子和成像光子的糾纏關聯可提高雷達的探測性能。與不采用糾纏的量子雷達相比，采用糾纏的量子雷達分辨率以二次方速率提高。

三是雷達發射經典態的電磁波。在接收機處使用量子增強檢測技術以提升雷達系統的性能，目前，該技術在激光雷達技術中有著廣泛的應用。中電14所實際上應用的是上述三種模式中的一種。