量子雷達(dá)：洞察未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)“千里眼”

張文　張乃千　張得余

近日，由電子科技集團(tuán)第14研究所領(lǐng)銜研制的量子雷達(dá)取得突破性進(jìn)展，完成了量子探測(cè)機(jī)理、目標(biāo)散射特性研究以及量子探測(cè)原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

古稀之年——

傳統(tǒng)雷達(dá)漸遇技術(shù)瓶頸

自1934年美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出首部脈沖雷達(dá)以來(lái)，世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展雷達(dá)技術(shù)，經(jīng)歷了70余年的探索、改進(jìn)和完善之路。隨著隱身技術(shù)和電子干擾技術(shù)的迅猛發(fā)展，具有較強(qiáng)隱身能力的隱形戰(zhàn)斗機(jī)逐漸“飛入尋常百姓家”，傳統(tǒng)雷達(dá)遭遇前所未有的挑戰(zhàn)。

隱形飛機(jī)主要通過(guò)波束控制和隱身涂料達(dá)到“隱身”目的。一方面采用邊緣平行、武器系統(tǒng)內(nèi)置、減少平面和棱角等方式降低雷達(dá)對(duì)飛機(jī)的探測(cè)能力，另一方面可通過(guò)吸波材料吸收雷達(dá)照射的電磁波，從而使隱形飛機(jī)如同鳥兒隱藏在茫?？仗熘?。傳統(tǒng)雷達(dá)不僅會(huì)因雷達(dá)探測(cè)回波減少而探測(cè)不到有效信號(hào)，還有可能因遭受虛假信號(hào)的干擾而產(chǎn)生誤判。

提升雷達(dá)針對(duì)隱身平臺(tái)和其他目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別以及分析鑒別能力，研制可探測(cè)隱形飛機(jī)的新一代雷達(dá)成為各軍事大國(guó)加強(qiáng)防空力量的當(dāng)務(wù)之急。目前，較為常見(jiàn)的隱形戰(zhàn)機(jī)探測(cè)方法包括無(wú)緣探測(cè)雷達(dá)、米波雷達(dá)和雙基地雷達(dá)等。

道高一丈——

隱形戰(zhàn)機(jī)“克星”將至

量子雷達(dá)是一種利用量子現(xiàn)象進(jìn)行目標(biāo)狀態(tài)感知和信息獲取的特殊傳感設(shè)備，可利用量子糾纏態(tài)進(jìn)一步提升探測(cè)靈敏度，有望解決傳統(tǒng)雷達(dá)存在的一系列問(wèn)題。

美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局先后提出了開(kāi)展量子雷達(dá)研究的“量子傳感器計(jì)劃”和“量子輔助傳感和讀出”項(xiàng)目，對(duì)量子雷達(dá)的增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行了有效探索。此外，美國(guó)麻省理工、NASA、海軍實(shí)驗(yàn)室、空軍實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)都相繼開(kāi)展了量子雷達(dá)的研究工作。2012年，在美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局“單光量子信息”項(xiàng)目資助下，美國(guó)羅切斯特大學(xué)開(kāi)發(fā)出了抗干擾量子雷達(dá)，該雷達(dá)利用偏振光子量子特性在接觸物體后發(fā)生改變這一原理，可對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和成像。

量子雷達(dá)可探測(cè)、識(shí)別和分辨射頻隱身平臺(tái)及武器系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前的量子雷達(dá)系統(tǒng)主要包括利用單個(gè)光子照射目標(biāo)的單光子量子雷達(dá)和發(fā)射量子態(tài)光子的糾纏態(tài)光子量子雷達(dá)。相比于單光子量子雷達(dá)，糾纏態(tài)光子量子雷達(dá)具有分辨率更高、有效探測(cè)距離更遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)。隨著量子雷達(dá)技術(shù)的不斷成熟，未來(lái)部署到地面和水面作戰(zhàn)艦艇的量子雷達(dá)，可對(duì)幾乎所有的空中目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，并可持續(xù)跟蹤目標(biāo)的軌跡和行蹤。其強(qiáng)大的反隱身技能是隱形戰(zhàn)機(jī)的“克星”。裝備了量子雷達(dá)的作戰(zhàn)飛機(jī)，相當(dāng)于擁有了一雙戰(zhàn)場(chǎng)“遠(yuǎn)視眼”，可實(shí)現(xiàn)對(duì)極遠(yuǎn)距離目標(biāo)的提前打擊，作戰(zhàn)潛力驚人。

火眼金睛——

量子雷達(dá)顛覆未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)

傳統(tǒng)雷達(dá)采用低頻段探測(cè)、增大功率口徑和駐留時(shí)間等方式，以提升針對(duì)隱身目標(biāo)的檢測(cè)能力。相比于傳統(tǒng)雷達(dá)，量子雷達(dá)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下小目標(biāo)具有更好的探測(cè)能力，可在高背景噪聲中識(shí)別出遠(yuǎn)距離微小信號(hào)。即使隱形戰(zhàn)機(jī)發(fā)送虛假信號(hào)進(jìn)行偽裝，量子雷達(dá)也可輕易發(fā)現(xiàn)欺騙過(guò)程和敵方的干擾行動(dòng)，并對(duì)目標(biāo)飛機(jī)行蹤做出準(zhǔn)確判斷。

量子雷達(dá)的出現(xiàn)，使戰(zhàn)機(jī)無(wú)法逃避有效偵察和跟蹤。鑒于量子雷達(dá)強(qiáng)大的反隱身和抗干擾能力，目前美國(guó)海軍和陸軍都進(jìn)行了大量的量子雷達(dá)研究工作。

量子雷達(dá)目前遇到的主要技術(shù)難題是量子信息的調(diào)制與解調(diào)。微波粒子量子態(tài)的糾纏特性、相干性以及攜帶量子態(tài)信息載體的能量微弱性，都進(jìn)一步增加了量子信息傳輸和處理的難度。實(shí)現(xiàn)量子信息高效、穩(wěn)定的空間無(wú)線傳輸，著力提升量子雷達(dá)的實(shí)際工程化水平，是仍需深入研究的問(wèn)題。

（摘自《解放軍報(bào)》2016.9.22）