日前，我國研究人員首次實(shí)現(xiàn)高緯度量子隱形傳態(tài)。中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)校長竇賢康表示，我國首臺(tái)量子激光雷達(dá)的探測(cè)性能相比西方同類設(shè)備提升3個(gè)數(shù)量級(jí)，標(biāo)志著我國在量子科技領(lǐng)域取得重要突破。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，廣義上講,只要是利用電磁波量子效應(yīng)對(duì)感興趣目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)的雷達(dá)都可看作是量子雷達(dá)。相比傳統(tǒng)雷達(dá)，量子雷達(dá)具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、可識(shí)別和分辨隱身平臺(tái)及武器系統(tǒng)等突出特點(diǎn)，未來可進(jìn)一步應(yīng)用于導(dǎo)彈防御和空間探測(cè)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

突破技術(shù)瓶頸

傳統(tǒng)雷達(dá)主要通過發(fā)射電磁脈沖并接收回波實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)，然而，隨著隱身技術(shù)和電子干擾技術(shù)的快速發(fā)展，這一探測(cè)手段面臨挑戰(zhàn)。近些年，以隱身戰(zhàn)機(jī)為代表的各類隱身裝備逐漸引領(lǐng)發(fā)展潮流。隱身戰(zhàn)機(jī)采用波束控制手段和隱身涂料降低雷達(dá)的探測(cè)能力，甚至還會(huì)通過發(fā)布虛假信號(hào)干擾雷達(dá)探測(cè)，在與傳統(tǒng)雷達(dá)的“斗智斗勇”中顯得技高一籌。

面對(duì)傳統(tǒng)雷達(dá)的探測(cè)困境，量子雷達(dá)橫空出世。量子雷達(dá)是將量子信息調(diào)制到雷達(dá)信號(hào)中，通過收發(fā)量子信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的一種量子傳感器。量子雷達(dá)可探測(cè)、識(shí)別和分辨隱身武器系統(tǒng)，被認(rèn)為是未來最有效的反隱身手段之一。

通常認(rèn)為，量子雷達(dá)通過將量子信息技術(shù)與傳統(tǒng)雷達(dá)進(jìn)行聯(lián)合互補(bǔ)，可以突破傳統(tǒng)雷達(dá)在探測(cè)、測(cè)量和成像等方面的技術(shù)瓶頸，為雷達(dá)反隱身作戰(zhàn)注入“新生命力”。不過，量子雷達(dá)并沒有“跳出”傳統(tǒng)雷達(dá)探測(cè)的框架體系，而是利用更先進(jìn)的量子理論對(duì)諸如接收機(jī)噪聲等物理現(xiàn)象進(jìn)行了全新的、更準(zhǔn)確的詮釋。

量子雷達(dá)靈敏度極高，顯著提升了雷達(dá)測(cè)距、測(cè)角和成像分辨率。同時(shí)，量子雷達(dá)采用的量子芯片也大幅提升了信息處理速度、減小了系統(tǒng)體積，同時(shí)消耗的功率更少。

形成發(fā)展浪潮

自新世紀(jì)以來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，各國對(duì)量子雷達(dá)的研究逐步系統(tǒng)化，主要圍繞量子糾纏與干涉、量子照明和量子相干態(tài)接收3個(gè)方面展開。目前，量子雷達(dá)主要可分為干涉式量子雷達(dá)、接收端量子增強(qiáng)雷達(dá)和量子照明雷達(dá)等，也可根據(jù)發(fā)射光子數(shù)量多少分為單光子量子雷達(dá)和糾纏態(tài)光子量子雷達(dá)等。

在量子雷達(dá)領(lǐng)域，以美國為首的西方國家為積極搶占軍事科技制高點(diǎn)，相繼投入大量人力物力開展相關(guān)研究。早在1995年，美國馬里蘭大學(xué)首次完成被稱為“鬼成像”的量子成像實(shí)驗(yàn)，美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步推出可“看穿”煙霧和熱浪的量子成像技術(shù)，推動(dòng)量子雷達(dá)成像系統(tǒng)的發(fā)展。2007年，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局啟動(dòng)“量子傳感器項(xiàng)目”，旨在進(jìn)一步提升量子雷達(dá)的成像分辨率。2012年，在美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局“單光量子信息”項(xiàng)目資助下，美國羅切斯特大學(xué)開發(fā)出抗干擾量子雷達(dá)，可對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和成像。

2018年11月，第十二屆中國國際航空航天博覽會(huì)上，我國首部單光子檢測(cè)量子雷達(dá)樣機(jī)首次公開展示。此前該量子雷達(dá)系統(tǒng)已完成大氣環(huán)境下目標(biāo)探測(cè)試驗(yàn)，具備百公里級(jí)的探測(cè)能力。2018年底，俄羅斯首個(gè)采用量子無線電技術(shù)的試驗(yàn)雷達(dá)完成探測(cè)跟蹤空中目標(biāo)任務(wù)，標(biāo)志著俄羅斯在量子雷達(dá)研究領(lǐng)域迎頭趕上。2019年8月，奧地利研究人員宣布研制出一種量子雷達(dá)系統(tǒng)，可用于醫(yī)學(xué)、安全和軍事等用途，例如幫助醫(yī)務(wù)人員在無傷害條件下研究細(xì)胞的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。

“透視眼”又有新進(jìn)步

目前，量子雷達(dá)仍處于研究和探索階段。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局先后提出開展“量子傳感器計(jì)劃”和“量子輔助傳感和讀出”等項(xiàng)目，對(duì)量子雷達(dá)技術(shù)繼續(xù)進(jìn)行探索。同時(shí)，美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室、空軍研究實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)也相繼開展量子雷達(dá)研究工作。

隨著量子雷達(dá)技術(shù)不斷成熟，未來部署到地面和水面作戰(zhàn)艦艇的量子雷達(dá)，可對(duì)幾乎所有空中目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，并能持續(xù)跟蹤目標(biāo)軌跡和行蹤。裝備量子雷達(dá)的作戰(zhàn)飛機(jī)，相當(dāng)于擁有一雙戰(zhàn)場(chǎng)“透視眼”，可實(shí)現(xiàn)對(duì)極遠(yuǎn)距離目標(biāo)的提前打擊，作戰(zhàn)潛力不可小覷。據(jù)估算，裝備單光子量子雷達(dá)制導(dǎo)的超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，作戰(zhàn)距離可提升至幾千公里。利用量子成像傳感器還可進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)觀測(cè)，有效消除現(xiàn)有技術(shù)對(duì)成像產(chǎn)生的干擾，并過濾大氣氣流等干擾因素，形成普通攝像機(jī)無法直接獲得的戰(zhàn)場(chǎng)圖像。

由于對(duì)電磁波的依賴大為減少，量子雷達(dá)可有效避開反輻射導(dǎo)彈的攻擊，進(jìn)一步改變現(xiàn)有導(dǎo)彈的作戰(zhàn)機(jī)理和作戰(zhàn)模式，促使戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)形態(tài)向“量子化”轉(zhuǎn)變。可以想見，基于量子雷達(dá)技術(shù)的各種雷達(dá)將在戰(zhàn)略預(yù)警、區(qū)域防空和空中偵察以及精確打擊方面得到廣泛應(yīng)用，成為未來戰(zhàn)場(chǎng)上反隱身作戰(zhàn)的“先行者”。