珠海航展上的量子雷达强势出道

发布者:胡万松发布时间:2018-11-14浏览次数:11

珠海航展上的量子雷达强势出道

今天我来给大家科普一下量子雷达。量子雷达分为三类,第一类是干涉式量子雷达,特点是只在发射机采用非经典源(电磁波)探测目标,接收机采用干涉式测量;第二类是接收端量子增强雷达,它采用与普通激光雷达完全相同的发射端,而在接收端使用了量子增强技术,很大程度上减少了背景噪音;第三类是量子照明雷达,它的发射机和接收机都采用量子技术,与单光子雷达和纠缠光子雷达十分相似,但由于它提供了利用纠缠态的目标探测方法,因而其特性比经典照明目标探测更有意义。

201811月举办的第12届珠海航展上,中国电科集团公开展示了它研制的新体制雷达。那么,中电科14所的这部量子雷达到底是哪一种呢?据展台的工作人员透漏,这款量子雷达属于量子增强型激光雷达,属于激光雷达的范畴,但没有使用量子纠缠理论。至于图中类似望远镜的这个部件,工作人员表示这两个外观看似相同的装置其实功能完全不同,一个是发射机,而另一个是接收机。图中圆柱体的物体是后端数据处理装置。

其实,人们对这款量子雷达并不陌生。在近年来的报道中,中电科14所的这款量子雷达就曾多次出现在公众视野中。在《创新| 14所:中国电科首部单光子量子雷达系统研制成功》一文中,14所已经完成了量子探测机理,目标散射特征性研究以及量子探测原理的实验验证,并且在外场完成了真实大气环境下的目标探测试……以量子态作为接受对象的优越性。由此可以初步判断14所研制的量子雷达属于较为先进的量子照射机理的量子雷达。同样,在《砥砺奋进的五年| 14所量子雷达团队:自主创新引领雷达探测领域跨入精微的量子世界》的报道中,提到这款量子雷达的探测方式属于近红外波段的光量子探测,量子雷达的发射机也采用的是近红外波段的激光雷达,且验收过程中分别完成了20公里,50公里,最后突破百公里级别的目标探测和识别。文中还提到2015年野外测试验收时雷达样机的验收只能在夜间进行,但经过研发团队一年的努力,采用杂散抑制技术的量子雷达成功在白天完成对目标,尤其是运动目标的跟踪,并在青岛完成了日间海面环境下的远距离探测实验,就克服了白天自然光的背景噪声影响样机的目标信号的剥离和识别这一缺陷。在中电科20173月份的《最前沿| 量子探测技术发展》的报道里,我们不仅可以清晰地看到这款量子雷达样机的外形,还能了解到132km”目标探测实验结果。

根据以上的信息,我们可以概括出中电科14所的量子雷达的特点:它是一部基于单光子检测的,工作在近红外光谱的量子增强技术的激光雷达。属于第二类量子增强型雷达和第三类量子照明雷达之间的产品。其作用是解决传统光电探测系统由于受到目标的距离、背景噪声以及热辐射对传统直接探测方法灵敏度的影响较大的问题,基于光的波粒二相性,为了提高探测介质的粒子特性而使用近红外频段的激光雷达,在接收端使用光子计数器,并使用了量子增强技术,用来替代传统光电探测系统,配合经典雷达系统完成远距离目标探测任务。比较遗憾的是,由于未使用量子纠缠的技术,所以尚未达到真正的第三种量子照明雷达的阶段。

不过,就该量子雷达的在同等设备体积和功耗下,目前已实现了132公里级别的动目标探测和识别能力,远超传统光电探测设备的能力,弥补了由于传统光电探测系统与经典源雷达系统一起工作时的探测距离不足的短板。