量子雷达真的能发现隐形飞机吗?

量子雷达技术发展到一定程度,是完全能捕捉到隐形飞机的活动轨迹的。

量子技术是一种微观世界范畴的高精尖科技,这对于军工科技来说是一个全新的领域。据悉,为了应对美国不断问世的高性能隐形飞机日,如F-22、F-35等走在世界前列的五代机。中国已经取得了量子技术在军事科技方面的突破。

其中,最大的突破就在于“墨子号”卫星的成功发射。2016年8月16日1时40分,在中国酒泉卫星发射中心升空而起的。这次“墨子号”的发射引起了全世界特别是西方世界的极大关注,因为中国的这一卫星发射完成了堪称世界科学难题的3大科学目标。一是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,在空间尺度验证量子力学理论,为量子技术在军事方面的应用提供了理论依据;二是进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破,也就是说能够从太空这个制高点发现地球表面任何飞行体的运动轨迹,并生成通讯信号返回到地面的量子科技实验室。三是为军用雷达向量子技术方面的发展提供了崭新的方向,可以说是为了量子探测技术的发展打开了一扇窗。

自量子技术运用到军事方面主要就是量子雷达的研制与发展,而量子雷达就是基于量子力学的基本科学原理,主要就是通过依靠太空卫星收发量子信号而进行目标探测与搜索的一种新型雷达。量子雷达具有探测距离远(每次雷达信号的发射从太空辐射到半个地球)、可识别(高分辨率)和分辨隐身平台及武器系统等突出特点,未来不仅能探测隐形飞机,还可以进一步应用于导弹防御和空间探测,具有极其广阔的应用前景。

从去年8月中国“墨子号”试验卫星的发射让以美国为首的西方世界炸锅的现象就可以看出,量子雷达技术势必掀起各军事强国变革雷达技术的时代潮流。
因此,量子雷达不仅能让隐形飞机现出真面目,而且将来还能轻易探测到导弹的飞行轨迹。【阙兴明】

2012年,美国罗切斯特大学光学研究所的研究团队成功研发出一种抗干扰的量子雷达,这种雷达利用光子的量子特性来对目标进行成像,由于任何物体在接收到光子信号之后都会改变其量子特性,所以这种雷达能轻易探测到隐形飞机,而且几乎是不可被干扰的。该技术的原理与量子密钥分配加密技术比较类似,在窃听者试图改变量子特性时就会暴露自己的位置。

继中国自主研制的世界首颗量子科学试验卫星“墨子号”成功发射后,中国科学家在量子科学领域再传捷报。由电子科技集团第14研究所领衔研制的量子雷达取得突破性进展,完成了量子探测机理、目标散射特性研究以及量子探测原理的实验验证。2016年8月,中国电科首部基于单光子检测的量子雷达系统在14所研制成功,达到国际先进水平。

量子雷达是基于量子力学基本原理,主要依靠收发量子信号实现目标探测的一种新型雷达。量子雷达具有探测距离远、可识别和分辨隐身平台及武器系统等突出特点,未来可进一步应用于导弹防御和空间探测,具有极其广阔的应用前景。作为洞察未来战场的“千里眼”,量子雷达技术势必掀起各军事强国变革雷达技术的时代潮流。

目前,经典雷达存在一些缺点,一是发射功率大(几十千瓦),电磁泄漏大;二是反隐身能力相对较差;三是成像能力相对较弱;四是信号处理复杂,实时性弱。针对经典雷达存在的技术难点,量子信息技术均存在一定的技术优势,可以通过与经典雷达相结合,提升雷达的探测性能。

首先,量子信息技术中的信息载体为单个量子,信号的产生、调制和接收、检测的对象均为单个量子,因此整个接收系统具有极高的灵敏度,即量子接收系统的噪声基底极低,相比经典雷达的接收机,噪声基底能够降低若干个数量级。再忽略工作频段、杂波和动态范围等实现因素,则雷达作用距离可以大幅提升数倍甚至数十倍。从而大大提升雷达对于微弱目标,甚至隐身目标的探测能力。

其次,量子信息技术中的调制对象为量子态,相比较经典雷达的信息调制对象,量子态可以表征量子“涨落变化”等微观信息,具有比经典时、频、极化等更加高阶的信息,即调制信息维度更高。从信息论角度出发,通过对高维信息的操作,可以获取更多的性能。对于目标探测而言,通过高阶信息调制,可以在不影响积累得益的前提下,进一步压低噪声基底,从而提升噪声中微弱目标检测的能力;从信号分析角度出发,通过对信号进行量子高阶微观调制,使得传统信号分析方法难以准确提取征收信号中调制的信息,从而提升在电子对抗环境下的抗侦听能力。综合而言,通过量子信息技术的引入,通过量子化接收,原理上可以有效降低接收信号中的噪声基底功率;通过量子态调制,原理上可以增加信息处理的维度,一方面可以提升信噪比得益,另一方面可以降低发射信号被准确分析和复制的可能性,从而在目标探测和电子对抗领域具有广阔的应用潜力。

量子雷达是利用粒子的量子特性进行目标探测的量子设备。由于其一般采用光量子为介质工作,所以不受电磁干扰,在目前常规电子战中是免疫的。而且也可抗核武器干扰。

隐身战机依靠吸收电磁波和将电磁波反射到其他方向,不让雷达接收到而实现隐身。为了最大限度减小被发现的可能,隐身飞机会把电磁波统一向几个固定的方向反射,如果仔细观察隐身飞机的机翼边缘和机身上的舱门开口边缘的锯齿角度,就会看到它们之间都是相互平行的,就是这样的设计让隐身飞机对电磁波有良好的隐身能力。

量子雷达真的能发现隐形飞机吗?

在隐身飞机出现以前,战斗机很容易被雷达远距离探测锁定,进而被各种防空武器攻击,以及被敌方飞机拦截。

在这种情况下,就开始有人提出了隐形飞机的概念,通过特殊机身设计,来降低雷达的反射面积;同时在机身涂上雷达波吸收材料,让雷达难以发现飞机,这就是隐形飞机的原理。

量子雷达是应用了量子照明和量子纠缠的原理,由于光子具有很强的相关性具有相同的不可分割的身份,并且可以像一个系统一样工作,即使在分离时也是如此,为了检测远处的物体,光子束被分开,一半被传输,另一半保留在基站上以与反射进行比较

任何可视化设备的分辨率,与用来识别设备的光子能量成正比,而量子雷达最有趣的事情之一是雷达波束在大气中传播时的行为,因为回传图像的特征是所有光子加在一起的函数。这意味着可以在相同频率下获得比普通雷达更高的目标分辨率,即便是现在经过各种隐身技术处理后的飞机。

因此量子雷达具有灵敏度高,噪声极低,又几乎不可能被电波干扰的特征,再加上能忽略工作频段、杂波等,此种雷达探测隐形战机的范围,理论上可达普通雷达的数十倍。

目前,中国十四所报道其研制成功的量子雷达是初级的,并没有利用量子特性工作,虽然,发射的是纠缠态光量子,但仍然要接收回波。真正的量子雷达是利用纠缠态光量子“感知”目标,不需要测回波!而且其成像要容易得多,甚至优于人眼成像的几何光学原理。

量子雷达仍需发射单个光子,其能量级别近似单光子能量级别。当光量子碰到目标时,其状态发生变化,这样本地保留的,另一个纠缠态光子状态也发生变化,这样就发现了目标。不论隐身材料如何吸收还是反射单个光量子,只要本地保留光子状态发生变化了,我就知道目标在哪了。

2016年,中国电子科技集团公司(CETC)宣布他们已经在大约60英里(约108公里)的范围内测试了这种雷达。虽然60英里的距离不是特别远,但令人印象深刻的是,量子雷达的确能够在此范围内探测和跟踪隐形飞机。

借助X或Ku波段,配合VHF波段,大多数雷达可以在非常接近的距离中探测到隐形飞机。但事实上,中国宣称量子雷达可操作的距离更远。量子雷达的出现,势必会在世界范围内掀起一股研究浪潮,而中国无疑已经在这一领域走在了最前列。

目前,美国在量子雷达技术和远距离量子传感技术相关研究中取得了一定成就。鉴于量子雷达独有强大的反隐身抗干扰能力,美国海军、陆军都进行了量子雷达研究。从美国目前量子雷达研究情况来看,可能首先发展地面固定雷达,同时兼顾发展地面机动、舰载雷达,待技术成熟后,发展机载、弹载雷达。

因为光子是依靠物理定律发生改变,所以量子雷达从根本上保证了只要能接收到反射光子,就能以此检测到飞行物。即使隐身飞机的隐身再高明,它也不能违反物理规律,只能乖乖被探测到。虽然有些团队提出飞机可以模拟照射到自己的光子的状态,主动发射回模拟的光子,但因为物理规律限制,不能完美模拟,量子雷达可以通过加强对量子状态的检测破解这种招数。而且量子雷达发射的是光子,雷达外形如同一架望远镜,不能发射电磁波,不能被对方的电子战设备发现。因此,至少在现有的技术下,量子雷达几乎是无敌状态。

量子雷达系统,这是一种新兴的雷达系统,能够探测到隐身目标(如隐形飞机、导弹等),并且其拥有探测距离远、抗干扰能力强的优势,它将是能够“看穿”未来战场的新型探测系统。量子雷达技术将会掀起世界各军事强国在战场探测系统(雷达系统)领域的新一轮变革浪潮。

目前来看,在量子技术领域,由中国、美国两国领跑,其它各国在这一领域取得的研究成果要相对落后一些。早在2012年,美国的一家光学研究所的研究团队就成功研发出一种可抗干扰的全新雷达系统,它就是量子雷达。这种雷达利用光子反射来对目标进行成像,不同于传统雷达(利用雷达波反射)。任何物体在接收到光子信号之后都会改变其量子特性,根据这一特性,这种雷达能够探测到隐形飞机,而且几乎是不可被干扰的。

美国一直引领着世界武器装备发展的潮流,其在1997年4月率先装备了F22重型隐形四代战斗机,后来又在2016年8月美国空军司令宣布:首支F35A中队(拥有12—24架F35A战斗机)具有初始战斗力。美国一下子装备了两款四代隐身战斗机,传统雷达对隐形(具有雷达低可探测性)目标的探测距离大大缩短,这迫使世界其它各国开始加大反隐身雷达的研制速度。而量子技术的特性,使得研制真正具有反隐身能力的雷达系统成为可能,于是各国都加大了量子技术的研究工作。

2016年8月26日,我国自主研制的世界首颗量子卫星“墨子号”成功发射,2017年1月18日,“墨子号”圆满完成了测试任务,并交付给使用单位,这是对量子通信技术的研究与应用。另外,我囯电子科技集团第14研究所研制的量子雷达系统,取得了突破性的进展。2016年8月,中国首部量子雷达系统在14所研制成功。量子通信、量子雷达,都是量子技术的应用。

我国量子雷达研制团队中的部分科研人员

量子雷达是基于量子力学基本原理,主要依靠收发量子信号实现目标探测的一种新型雷达。根据量子雷达具有的特点,未来其可进一步应用于战场探测、反导防御、空间探测等领域,具有相当广阔的应用前景。人类在量子领域的研究,不过才刚刚起步而已。

美国装备的四代隐身战机F22,在量子雷达面前将无处遁形

2016年,中国电子科技集团对外宣布:中国量子雷达系统的有效探测距离达到了100公里,这个距离是美国的量子雷达系统探测距离的5倍。同年12月,我国试验、测试了全球首个量子雷达。

虽然现在量子雷达系统还存在许多不足、仍有许多问题需要解决,还难以真正入役,但是量子雷达绝对可以探测到隐身目标(隐身飞机、导弹等)。

量子雷达是指将量子力学理论拓展到雷达技术中发展的一种全新雷达。而量子理论最神奇也是最不可思议的现象是量子纠缠,也就是当你对其中一个粒子测量时,会瞬间影响到另一个粒子的状态,尽管两个粒子之间没有一毛钱联系,而且量子纠缠与距离无关。

如果按照最严格的定义,只有发射和接收都是纠缠的量子态电磁波的雷达才能被称为量子雷达。但是这种量子雷达技术难度太高,光是产生量子纠缠的光子对就异常困难。所以,现在人们把那些只要应用了量子力学理论、但发射和接收都不是纠缠的量子态电磁波的雷达也称为量子雷达。

量子雷达是利用光子碰触到目标后产生的量子态变换来探测,可以表征量子“涨落变化”等微观信息,从而实现超高灵敏度的探测。量子雷达的接收机噪声基底极低,要比传统雷达的接收机噪声基底降低若干个数量级。如果再忽略工作频段、杂波和动态范围等实现因素,量子雷达就可以检测到极其微弱的信号,理论上其作用距离可以提升数倍甚至数十倍,对隐身飞机的探测能力自然就显著提升。而且由于量子探测灵敏度极高,雷达的发射机功率可以大幅减小,雷达尺寸和重量也相应减小,这对于提高雷达的机动性是很有好处的。

量子雷达发展时间还不长,到现在也才10年时间。我国研究量子雷达取得了很大成果,中电科14所研制的国内首台量子雷达原理样机2015年11月就在青海湖畔完成了远程探测外场试验,一举突破了同类雷达的探测极限,在国际上首次实现量子层次的远程雷达探测,最远在数百公里外的位置检测出明显的信号。美国媒体据此认为中国在量子雷达研究方面走到了世界前列。(S)

可能又要引战,下回这种问题请慎邀。

W君认为以目前的技术水平来说量子雷达还是天方夜谭。

现在公布出来的量子雷达系统,主要是以量子纠缠为理论进行目标探测的概念型雷达系统。

系统说明声称利用干涉方式使得一对光子纠缠,并加入雷达的微波中,通过检测纠缠的光子相干性去检测雷达微波信号是否探测到了目标。(当然上面这张流传的很广的量子雷达的结构图是错误的!

按照理论上纠缠的光子之一碰触目标后会造成光子的退相干,但这种退相干的检测目前只能是在实验室的特定环境内检测到,而且检测到退相干特性的时候还是利用的单光子。对于雷达的实际使用环境内的测试目前还没有真正完成。

并且对于真正有实战意义的探测课题来说,量子雷达不可能只在同一时间检测一对光子的相干性,而超过一对光子之后光子之间的配对目前无法完成。

所以说目前所提及的量子雷达系统本身是否已经实现还很值得怀疑,更不要说量子雷达是否可以探测到隐形战斗机了。

至少隐形战斗机在量子雷达系统实用性得到关键性突破前还是可以肆虐天空的。

首先需要说明的就是,量子雷达不是科幻小说之中虚无缥缈的东西,早在2012年具备抗干扰能力的量子雷达,就已经由美国的相关科学家开发出了。

并且世界上很多的军事强国,也都在致力于利用光子的量子特性能对目标成像这一原理进行大量的研究和探索,意图研发出各式各样的量子雷达来对抗隐身战机,目前中国在这一方面的研究力度也非常大,且已经有了相关的实体产品。

并且可以非常确实的说,通过本届珠海航展中国电科展出的实体量子雷达产品以及相关显示板上写出的相关数据和介绍来看,由中国自主研发的国产量子雷达是可以非常轻松的探测到具备超强隐身能力的战斗机的,且不受常规模式下由敌方机载电子战吊舱,发射出射出的大量的电磁干扰的影响。

但显然,以现在相关量子雷达产品的成熟度来看,想要让量子雷达真正的成为地面防空导弹系统之中,颇为重要的对空探测搜索设备,来拦截敌方前来攻击的隐身战机。面对这样的重任,现在的国产量子雷达还是无法胜任的。

在面对这么多不断发展出来的各种新型探测设备,原先占据着绝对技术优势的隐身战斗机,也开始感受到了压力和威胁,这也使得近些年问世的隐身战斗机,也开始增加更为先进的隐身技术在其机身之上,为的就是力求隐身战斗机绝对技术优势的光环永不褪去。

我的理解当然不能,量子是缠绕和互感!隐身战机没有之一,如何互动?这是逻辑问题!

隐形和反隐形作为现代军事前沿技术,日益受到许多国家青睐。

量子科技迅猛发展,使量子雷达引起人们高度关注和重视。但迄今为止,量子雷达反隐技术还处于理论上成立的技术试验过程中,尚未有国家将研制的量子雷达装备军队用于反隐作战。

理论、技术条件、试验结果都已能证实:量子雷达可探测发现隐形飞机是勿庸置疑的。

一、量子雷达技术原理证实能发现隐形飞机。

量子雷达是根据量子力学的量子纠缠原理,将光子对中的探测单光子随量子态电磁波发射、经目标反射后与另一份“备份、留存成像”单光子进行增强纠缠测量,用量子态对光子进行高阶微观调制,即可识别分辨各类隐形目标的信息。

隐形飞机主要靠改进外形和气动布局、蒙皮、涂覆智能隐身材料三种方式实现隐形目的,而普通雷达靠各种频率的电磁波被目标反射回来的信息进行对战机探测。被大幅削弱后的电磁回波极大限制了雷达的探测能力。

米波雷达虽难被干扰,但体积、功耗大,探测精度低、成像能力差、信号处理复杂、实时性慢等不足,还有待进一步提升性能。

量子雷达发现、锁定隐形目标依靠是对物体量子状态的观测,是利用光子对目标成像。

由于任何物体在接收到光子信号后都会改变其量子特性,隐形飞机的金属构造与气体分子波动频率不一致,量子雷达能及时知晓、观测和解析这种差异,进而准确探测隐形飞机的所在位置,不会被干扰和欺骗,是先进的反隐身技术。

二、我国量子雷达研发水平走在世界的前列。

作为高灵敏、远距离、高分辨率,能洞察未来战场的“千里眼”,量子雷达已引发各军事强国的研发热情。从2012年美国罗切斯特大学光学研究所研发成功第一台抗干扰的量子雷达开始,超导电子学被竞相追逐。

我国从2018年研制出第一个超导单光子探测器,珠海航展上中电科十四所曾展出过这种量子雷达。从单元器件到仪器芯片,系统的整体水平达到国际先进,部分指标国际领先。

2020年9月,中电科十四所研制的高灵敏、高精度、高速率的量子雷达,在外场真实环境试验中、针对低空大气衰减和湍流等复杂环境,成功实现对数百公里外隐形移动或小目标的实时跟踪探测,准确解读光子回波中含有的目标信息。技术先进、解读精准,使量子雷达有很高的探测隐形目标的能力,比传统意义的雷达有本质上的提升。

虽然量子雷达发现隐形飞机将从真实走向现实,但目前还有技术难题需研发攻克。如怎样大量快速寻找量子纠缠源;克服物理学发展上量子进行编码、扩频、调制的极限;非经典信号探测等等。

但相信随着科研人员不断努力,量子雷达更广阔的应用前景会逐步展开,並绽放出应有的“异彩”。

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