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中国研制中的比相控阵雷达更先进的量子雷达有多厉害?

作者:Anita 发布时间: 2022-06-10 16:01:48

简介:】2016年,据香港媒体报道,中国的研究人员进行了一次试验,可能扩大量子雷达对隐形飞机的探测距离。在《物理学评论通讯》本月初发表的一篇论文中,来自安徽省合肥市中国科学技术大学

2016年,据香港媒体报道,中国的研究人员进行了一次试验,可能扩大量子雷达对隐形飞机的探测距离。在《物理学评论通讯》本月初发表的一篇论文中,来自安徽省合肥市中国科学技术大学的一个研究团队详细描述了他们的试验,试验首次表明,弱值测量法——一种新兴的量子测量技术——可以探测到此前无法探测到的信号。报道称,这项技术利用非常“轻柔”的方法反复测量次原子微粒的量子态,对于极弱信号的探测,比如隐形飞机的雷达特征,可能格外有效。

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体制。当前,量子雷达尚无统一的标准定义,一般来说,量子雷达就是利用电磁波量子效应对感兴趣目标进行远距离探测的远程传感器系统,或者这类系统均可称为量子雷达。相对于传统雷达,量子雷达发射由少量数目光子组成的脉冲信号,与普通雷达发射电磁波完全不同,信号光子与目标相互作用遵循量子电动力学规则,并用量子场论的方法来描述其散射过程; 在接收机处采用光子探测器进行接收,并采用量子系统状态估计与测量技术获取回波信号光子态中的目标信息。

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。

量子雷达的根本特点在于目标的入射波是一小束光子,亦即雷达信号是由较少的光子组成的。然而目标是大数量原子结合而成的固体物质,因此目标对来波的散射将是一个量子电动力学的动态过程。由此出发,在量子雷达条件下的RCS研究显然会有自己的特色,那就是,通过量子雷达,我们可轻易探测到隐身飞机。事实上,即使是最先进的隐形战斗机,也不可能在雷达面前消失的无影无踪。

传统雷达采用低频段探测、增大功率口径和驻留时间等方式,以提升针对隐身目标的检测能力。相比于传统雷达,量子雷达可以利用量子纠缠提高探测灵敏度,对复杂环境下小目标具有更好地探测能力,可在高背景噪声中识别出远距离微小信号。即使隐形战机企图拦截量子雷达信号并发送虚假信号进行伪装,量子雷达也可轻易发现欺骗过程和敌方的干扰行动,并对目标飞机行踪做出准确判断,是当之无愧的战场“火眼金睛”。

隐身战机通过对普通飞机的技术碾压,改变了战场规则,倾斜了战争天平,当年美国F22横空出世,傲视群雄,现有雷达全部失效,国防大门形同虚设,正所谓:魔高一尺,道高一丈,就像当初坦克诞生后,立即催生出反坦克技术,各国也在挖空心思设法找到对付隐身战机的手段。

在这方面,最有发言权的,事实上是我们国家,毕竟过去幻想歼8枪挑F22的前提,也是要发现对方才行啊,进入新时代以来,我们家门口莫名其妙摆了一圈F22和F35,可以说我国面临的隐身武器威胁远超其它国家,所投入的用于研制的经费和资源也就毫不吝惜了,甚至很有可能是全世界最多的。

高压往往能带来奇效,近几年,中国在反隐身雷达领域已经取得了多项重大成果,目前,我国已经率先研制出YLC8B,JL3D-91B等反隐身雷达,据说曾在280公里范围外探测到F22的信号,但这些雷达毕竟都是从传统雷达改进而来的,探测原理与传统雷达类似,性能发挥并不稳定,有时候会出现把气球当成隐身战机的乌龙判断。

所以,由量子技术衍生出的量子雷达,才是当前的顶尖研究方向,在这方面,中国也走在了全世界前面,最近,中国电科14所再次传来捷报,我国已经完成单光子量子雷达的远程探测试验,并分别探测到20公里,50公里,乃至数百公里外目标的清晰信号,这是国内首台威力突破百公里级的同类型雷达样机,目前已通过验收。

量子雷达曾被称为隐身时代的终结者,这或许是未来趋势,如今看样子我们在此领域捷足先登了,但也需要保持清醒,此次中国电科14所传来的捷报只能算是量子技术这条漫漫长路的第一步,目前仅仅是原理样机的试制成功,其目的在于证明新雷达的原理是可行的,可总体技术仍然不成熟,要想具备实战价值,可能需要将近10年的钻研,在这期间,隐身战机仍然将统治天空一段时间。

那么到底什么是量子雷达呢?我们知道,传统雷达的工作模式,通俗讲,就像一个人照镜子,人之所以能看到镜子里的图像,是因为有光从镜子反射到我们的眼睛,那如果设法把光线从镜面反射方向偏转到其它位置,而非我们眼睛,那就无法看到镜子里的东西了。

同理,隐身战机就是靠各种偏转雷达波的设计以及可以收雷达波的隐身涂料达到让雷达抓瞎的目的,毕竟收不到雷达波反馈,就无法确定目标的位置。

而量子雷达,就是依靠量子自我纠缠的技术特性,来抓到隐身战机,用通俗的话来解释,量子雷达就像是一个泼墨机,而大量的电磁波量子纠缠对就是墨水,把它们泼出去以后,他们会在遇到物体的时候,像墨水一样附着在目标表面,并在屏幕上显示出一个虚拟的三维图像,而现有的隐身技术,包括哪些吸波材料对于这些“墨水”,没有任何伪装作用。

这就直接解决了雷达误判的缺陷,普通雷达在探测到目标时,只能在屏幕上显示出一个小点,那它究竟是一架战机,还是一只鸟,或者别的什么飞行器,就只能通过速度和雷达波反馈大小来判断了,但对于瞬息万变的现代战场,这浪费的时间很有可能会延误战局。

量子雷达就不存在这个问题,它不仅能精确定位目标所在位置,还可以通过辨识度相当高的三维图像来识别性质,除非对方能造出仿生型飞行器,比如老鹰大小的导弹,或许还可以骗过雷达。

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