量子雷达与超材料隐身,量子纠缠雷达

来源:中国防务报

中国研究人员最近首次在高纬度地区实现了量子隐形传态。中国科学院院士、武汉大学校长窦贤康表示,我国首台量子激光雷达的探测性能比西方同类设备高出三个数量级,这标志着我国量子技术领域取得了重要进展。国家。量子雷达是一种利用量子现象感知目标状态并获取信息的特殊传感装置。从广义上讲,任何利用电磁波中的量子效应远距离检测感兴趣目标的雷达都被视为量子雷达。与传统雷达相比,量子雷达具有更优越的特性,例如更远的探测距离以及识别和识别隐形平台和武器系统的能力,未来有望在导弹防御和太空探测等领域得到进一步应用。应用前景。

突破技术瓶颈

传统雷达主要通过发射电磁脉冲和接收回波来探测目标,但随着隐身和电子干扰技术的快速发展,这种探测方法面临挑战。近年来,以隐身战斗机为代表的各种隐身装备逐渐引领了发展趋势。隐形战机利用波束控制方法和隐形涂料来降低雷达探测能力,甚至发出虚假信号来阻挠雷达探测,这使得它们在与传统雷达的“斗智斗勇”游戏中显得更胜一筹。

面对传统雷达的检测困难,量子雷达应运而生。量子雷达是一种通过将量子信息调制成雷达信号并发射和接收量子信号来检测目标的量子传感器。量子雷达可以探测、识别和区分隐身武器系统,被认为是未来最有效的反隐身措施之一。

总的来说,量子雷达将量子信息技术与常规雷达相结合,优势互补,为雷达的反隐身作战注入“新活力”,从而克服传统雷达在探测、测量、成像方面的技术,相信该技术能够突破。突破瓶颈。然而,量子雷达并没有“跳出”传统的雷达探测框架系统,而是使用更先进的量子理论来为接收机噪声等物理现象提供新的、更准确的解释。

量子雷达极其灵敏,大大提高了雷达测距、角度测量和图像分辨率。同时,量子雷达所采用的量子芯片显着提高了信息处理速度,缩小了系统尺寸,降低了功耗。

形成发展浪潮

新世纪以来,随着技术的进步,各国的量子雷达研究逐渐系统化,主要集中在量子纠缠与干涉、量子照明、量子相干态接收三个方面。目前,量子雷达主要分为干涉量子雷达、接收量子增强雷达、量子照明雷达,还可以根据发射光子的数量分为单光子量子雷达和量子纠缠量子雷达。

在量子雷达领域,以美国为首的西方国家投入大量人力物力进行相关研究,以积极抢占军事科技巅峰。 1995年,马里兰大学完成了第一个被称为“幽灵成像”的量子成像实验,美国陆军研究实验室进一步推出了可以“透视”烟雾和热波的量子成像技术,并研发出了量子雷达成像系统。发展。 2007年,美国国防高级研究计划局启动了量子传感器项目,以进一步提高量子雷达的图像分辨率。 2012年,在国防高级研究计划局单光子量子信息项目的资助下,罗切斯特大学开发了一种抗干扰量子雷达,可以对隐形目标进行探测和成像。

2023年11月,日本首台单光子探测量子雷达原型机在第十二届中国国际航天博览会上首次向公众亮相。量子雷达系统已完成大气环境下的目标探测试验,具备100公里探测能力。 2023年底,俄罗斯首个采用量子无线电技术的实验雷达完成了探测和跟踪空中目标的任务,展示了俄罗斯在量子雷达研究领域的迎头赶上。 2023年8月,奥地利研究人员宣布开发出一种量子雷达系统,可用于医疗、安全和军事目的,包括允许医务人员无害地研究细胞的内部组织结构。

“思銮之眼”实现了新的进化

目前,量子雷达仍处于研究探索阶段。美国国防高级研究计划局提出了多个项目,包括量子传感器项目和量子辅助传感与读出,以继续研究量子雷达技术。与此同时,美国海军研究实验室和空军研究实验室等机构仍在继续进行量子雷达的研究。

随着量子雷达技术的不断成熟,未来部署在陆地和水面作战舰上的量子雷达将能够探测到几乎任何空中目标,并持续跟踪目标的轨迹和位置。配备量子雷达的战斗机相当于拥有一双战场“洞察之眼”,可以对极远距离的目标进行早期打击,作战能力不容小觑。据估计,单光子量子雷达制导的超远程空空导弹的作战射程可扩展至数千公里。量子成像传感器还可以用于观察战场,有效消除现有成像技术的干扰,滤除大气流动等干扰因素,提供常规相机无法直接获得的战场图像。

量子雷达可以大大减少对电磁波的依赖,因此可以有效规避反辐射导弹攻击,进一步修改现有导弹的作战机制和作战模式,改善战场上的作战格局向“量子化”转变。基于量子雷达技术的多种雷达将广泛应用于战略预警、区域防空与空中侦察、精确打击等领域,可成为未来战场反隐身作战的“先锋”。 (张爱民)

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