• 量子雷達

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    量子雷達

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    量子雷達是一種基于量子力學效應的推測性遙感技術,如不確定性原理或量子糾纏。廣義上講,量子雷達可以被看作是一種在微波范圍內工作的設備,從輻射源和/或輸出檢測的角度來看,它利用了量子特性,并且能夠超越經典的對應設備。一種方法是基于使用輸入量子關聯(特別是量子糾纏),并在接收器處結合適當的干涉量子檢測(與量子照明協議密切相關)。為技術上可行的量子雷達原型鋪平道路涉及解決一些實驗挑戰,正如一些評論文章中所討論的那樣,后者指出了媒體的不準確報道。目前的實驗設計似乎僅限于非常短的范圍,大約一米,這表明潛在的應用可能是近距離xxx或生物醫學掃描。

    微波范圍模型背后的概念

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    一個國際團隊在2015年提出了量子雷達的微波范圍模型,它是基于高斯量子照明協議的。其基本概念是創建一個糾纏的可見頻率的光子流,并將其分成兩半。一半,即信號束,以保留原始量子狀態的方式,經過微波頻率的轉換。然后微波信號被發送和接收,就像在一個正常的雷達系統中一樣。當接收到反射信號時,它又被轉換為可見光子,并與原始糾纏光束的另一半,即空閑光束進行比較。盡管在微波到達目標物體并返回的過程中,大部分原始糾纏將由于量子退相干而丟失,但在反射信號和空載光束之間仍會有足夠的量子關聯。使用一個合適的量子檢測方案,該系統可以只挑出那些最初由雷達發送的光子,完全過濾掉任何其他來源。如果該系統能夠在現場工作,它代表著探測能力的巨大進步。擊敗傳統雷達系統的一種方法是在雷達使用的相同頻率上廣播信號,使接收器無法區分自己的廣播和欺騙信號(或干擾)。然而,這種系統即使在理論上也無法知道雷達內部信號的原始量子狀態是什么。由于缺乏這樣的信息,他們的廣播將不符合原始信號,并將在相關器中被過濾掉。環境源,如地面雜波和極光,也將同樣被過濾掉。

    量子雷達的歷史

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    一個設計是由國防承包商洛克希德-馬丁公司在2005年提出的。這項工作的專利在2013年被授予。其目的是創建一個雷達系統,提供比經典雷達更好的分辨率和更高的細節。然而,這種設計在理論上沒有證明量子優勢或更好的分辨率。2015年,一個國際研究團隊,展示了xxx個能夠實現比經典設置更多量子優勢的量子雷達的理論設計。在這個量子雷達模型中,人們考慮了對嵌入明亮微波背景中的低反射率目標的遙感,其探測性能遠遠超過經典微波雷達的能力。通過使用合適波長的機電轉換器,該方案在發送用于探測目標區域的微波信號束和保留用于探測的光學空轉束之間產生了出色的量子糾纏。

    量子雷達

    從目標區域收集到的微波回波隨后被轉換為光束,然后與空載光束共同測量。這種技術將量子照明的強大協議擴展到其更自然的光譜領域,即微波波長。2019年,一個三維增強量子雷達協議被提出。它可以被理解為三維空間中非合作性點狀目標定位的量子計量協議。它采用量子糾纏來實現定位的不確定性,在每個空間方向上都比使用獨立的、未糾纏的光子所能實現的要小四倍。除了上述介紹中提到的文章外,更多深入研究量子雷達的歷史和設計的評論文章可以在arXiv上找到。盡管已經實現了初步的實驗原型,但以目前的技術實現量子雷達還是有難度的。

    挑戰和限制

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    真正的量子雷達原型的實驗實現背后有許多非微不足道的挑戰,即使是在短距離內。

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    詞條目錄
    1. 量子雷達
    2. 微波范圍模型背后的概念
    3. 量子雷達的歷史
    4. 挑戰和限制

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