新研究发现量子雷达准确度比传统提升500倍

新研究通过实验展示了量子雷达的优势。在特定的条件下。量子雷达探测的准确度可以达到传统雷达的500倍。据科技网报导。传统雷达发出辐射脉冲。通过接收从被探测物体返回的辐射信号。分析出被探测物体所在的距离和方位。

一般来说。雷达信号衰弱的程度与被探测物体所在的距离是四次方的关系。举例来说。配有1kW发射器、天线增益系数为10的雷达。其接收器必须能感应出只有几nW（10⁻⁹ W）功率的信号。才能探测到位于5公里远的、大约1平方米面积的物体。

而量子雷达利用量子纠缠原理。可以大幅提升接收器的敏感度。其工作原理大致是。量子雷达不把所有的光子都发射出去。而是送出纠缠光子对中的一个光子。另一个光子留在接收器原地。当被送出去的光子从探测目标返回后。它与留在原地的光子之间有着完美的匹配度。因此即使隐藏于大量的噪音信号之中。接收器也能准确地找出这些光子。换句话说。量子雷达利用量子纠缠的相干性。使敏感度得到大幅提升。

听上去很不错吧？可是在这份新研究之前科学家所做的实验。用的是可见光波段的信号。量子雷达探测的准确度只比普通雷达增加了2～4倍。而且探测的距离很短。根本不值得为此费力设计复杂的量子设备。

然而。1月5日发布于《

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物理评论快报》的一份研究发现。当返回的雷达信号与噪音信号的比例低于某个临界值的时候。传统雷达的准确度会变得很糟糕。而此时。量子雷达的优势得到体现。理论认为当信号是噪音四倍的时候。量子雷达的准确度可以达到传统雷达的500倍左右。但是必须使用微波。而且需要延长脉冲。

研究人员的计算展示了用W波段（75～110 GHz）的量子雷达探测一个小型无人机的例子。使用量子雷达10ms

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的脉冲。探测位于100米处的无人机准确度是传统雷达的60倍。但是探测的时间段存在很大的局限性：如果无人机位于1公里的位置。量子雷达要达到相同的准确度。脉冲必须延长到2分钟。耽搁这么长的时间。无人机早就飞走了。

另外。量子雷达所需的微波光子发射器的功率也有待增加。现在最强的纠缠光子发射器只作用于可见光波段。每秒最多可发射大约一百万个光子。相当于10⁻¹⁵W。与希望达到的目标差距还很远。

不过。微波光源设备的制造技术比可见光光源设备简单。所以。这项技术还是具有一定的发展前景。