量子技術革命性突破,「千里眼」讓敵隱身戰機無處可藏

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

中國量子雷達新突破讓F35無所遁形

中國電科第十四研究所官方微信號公佈的信息顯示,該所正在研製量子雷達目前已進行外場試驗。國產量子雷達已實現132千米遠程目標高靈敏探測,一旦實用化 ,將會給國產戰機反隱身能力帶來革命性突破。

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

繼中國自主研製的世界首顆量子科學試驗衛星“墨子號”成功發射後,電子科技集團第14研究所研製量子雷達取得突破性進展,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。 2016年8月,中國電科首部基於單光子檢測的量子雷達系統在14所研製成功。

量子雷達是基於量子力學基本原理,主要依靠收發量子信號實現目標探測的一種新型雷達。量子雷達具有探測距離遠、可識別和分辨隱身平臺及武器系統等突出特點,未來可進一步應用於導彈防禦和空間探測,具有極其廣闊的應用前景。作為洞察未來戰場的“千里眼”,量子雷達技術勢必掀起各軍事強國變革雷達技術的時代潮流。

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

如果一架雷達隱形的飛機試圖攔截這些光子並重新發送虛假信號,雷達回波僅相當於一隻鳥的面積就可以掩蓋自身的真實位置,但量子雷達在這一欺騙過程中也發現了敵方飛機的蹤跡。這項新發明在技術工程上也有相似的運用,比如可以用類似的方式進行量子密鑰加密,通過改變密鑰的量子屬性來達到目的。來自羅徹斯特光學研究所的科學家梅胡爾·馬利克(Mehul Malik)利用該技術對遠程隱形轟炸機進行反射光子測試實驗,測量反射信號的極化錯誤率。

研究人員計劃將來用該技術於識別隱身作戰飛機,當截獲到敵方防空雷達信號時,將信號的量子特徵進行修改,並自動形成一隻鳥的信號發送往敵方雷達,這樣似乎可以達到傳統的隱身目的,但新型量子雷達卻很容易揭穿這一詭計。麻省理工學院的研究人員認為這是第一次使用量子力學研製的成像系統,成果是令人印象深刻的,可以不受到任何雷達干擾措施的影響。然而,量子偵測技術所需的設備可以由全球範圍的實驗室研製出來,但目前還沒有裝備到軍隊。

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

中國電科首部基於單光子檢測的量子雷達系統在14所研製成功。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,並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。

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

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後,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。與不採用糾纏的量子雷達相比,採用糾纏的量子雷達分辨率以二次方速率提高。量子雷達發射非糾纏的量子態電磁波。發射機將糾纏光子對中的信號光子發射出去,“備份”光子保留在接收機中,如果目標將信號光子反射回來,那麼通過對信號光子和“備份”光子的糾纏測量可以實現對目標的檢測。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。

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

量子信息技術中的調製對象為量子態,相比較經典雷達的信息調製對象,量子態可以表徵量子“漲落變化”等微觀信息,具有比經典時、頻、極化等更加高階的信息,即調製信息維度更高。從信息論角度出發,通過對高維信息的操作,可以獲取更多的性能。對於目標探測而言,通過高階信息調製,可以在不影響積累得益的前提下,進一步壓低噪聲基底,從而提升噪聲中微弱目標檢測的能力;從信號分析角度出發,通過對信號進行量子高階微觀調製,使得傳統信號分析方法難以準確提取徵收信號中調製的信息,從而提升在電子對抗環境下的抗偵聽能力。綜合而言,通過量子信息技術的引入,通過量子化接收,原理上可以有效降低接收信號中的噪聲基底功率;通過量子態調製,原理上可以增加信息處理的維度,一方面可以提升信噪比得益,另一方面可以降低發射信號被準確分析和複製的可能性,從而在目標探測和電子對抗領域具有廣闊的應用潛力。

量子技術革命性突破,“千里眼”讓敵隱身戰機無處可藏

隨著量子雷達技術的不斷成熟,未來部署到地面和水面作戰艦艇的量子雷達,可對幾乎所有的空中目標進行探測,並可持續跟蹤目標的軌跡和行蹤。其強大的反隱身技能是隱形戰機的“剋星”。裝備了量子雷達的作戰飛機,相當於擁有了一雙戰場“遠視眼”,可實現對極遠距離目標的提前打擊,作戰潛力驚人。


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