量子照射雷达技术的基本原理与研究进展

发布时间：2019-07-11 16:36

【摘要】：通过将传统雷达探测技术与现代量子信息处理技术有机结合,量子雷达在弱反射率目标探测上能够提供经典探测手段无法比拟的优势.作为非常具有潜力的量子雷达类型之一,量子照射雷达以纠缠光子为探测手段,依靠对量子关联特性的测量能够完成目标有无的判断.首先对量子雷达的概念和分类进行了简单介绍;然后对双光子纠缠态量子照射雷达和高斯态量子照射雷达的工作机理与关键技术进行了分析与讨论,并将两种方式的量子照射雷达与经典探测手段进行了性能对比,结果显示量子照射雷达在信噪比、准确性、抗噪性以及隐身性等方面都具有明显的优势;最后指出了量子照射雷达目前存在的问题和未来发展的方向.
文内图片：图１量子照射雷达的结构框架

图片说明：提高量子雷达的探测效率进行深入讨论．２量子照射雷达的工作机理及关键技术量子照射雷达的首要任务是判断目标物体是否存在于所探测的区域之内，在探测过程中所使用的信号光子与本地的辅助光子是相互纠缠的．依据所采用纠缠态的类型，，量子照射雷达分为两类：双光子纠缠态量子照射雷达与高斯态量子照射雷达．２．１双光子纠缠态量子照射雷达２．１．１双光子纠缠态量子照射雷达的工作机理量子照射雷达的基本结构框架如图１所示，双光子纠缠态量子照射雷达首先需要在发射端制备一对双光子最大纠缠态｜ψ〉ＳＡ＝１i幔洹疲耄搿担樱搿担粒ǎ保┦街校海雍停练直鸨硎拘藕殴庾佑敫ㄖ庾樱唬搿担樱帘硎拘藕殴庾踊蚋ㄖ庾拥哪Ｊ剑唬湮讲馄髂芄磺值哪Ｊ绞浚吮阌诩扑悖啦箍梢员硎疚芏人惴男问溅眩樱粒剑住担樱痢处祝迹绷孔诱丈淅状锏慕峁箍蚣茉谕瓿删啦闹票钢螅藕殴庾颖环⑸涞侥勘昕赡艽嬖诘那颍ㄖ庾釉虮槐Ａ粼诒镜氐牧孔蛹拇嫫鞯敝校藕殴庾铀丈涞那虼τ谌裙獬≡肷眩庵校瓷渎饰堑哪勘晡锾逡韵嗤母怕蚀嬖诨虿淮嬖冢绻勘瓴淮嬖冢敲葱藕殴庾咏耆г诳占涞敝校祷亟邮斩说墓庾尤坷醋杂谠肷獬。霉炭梢员硎疚郏保埃荭眩樱痢眩樱粒埃溅眩班gＩＡｄ＝［（１－ｄｂ）｜ｖａｃ〉Ｓ〈ｖａｃ｜＋ｂＩＳ］鄃ＩＡｄ＋Ο（ｂ２）．（２）式中：下标０表示目标不存在的情况；ＩＳ和ＩＡ分别为信号光子与辅助光子的单位密度算符；｜ｖａｃ〉表示真空态；ｂ表示每
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图片说明：子Ｃｈｅｒｎｏｆｆ极限（ＱｕａｎｔｕｍＣｈｅｒｎｏｆｆＢｏｕｎｄ，ＱＣＢ）［７，３７］：ＰＮｅｒｒ≤ＰＮＱＣＢ＝１２εＮＳＡ．（６）式中，εＳＡ＝ｍｉｎ０≤ｒ≤１ｔｒ（ρ１－ｒＳＡ０ρｒＳＡ１）．（７）通过计算可以得到［１０］εＳＡ＝ｍｉｎ０≤ｒ≤１１－ηｒ＋ｂｄ－１＋１＋ηｄ（）ｂ｛［］｝ｒ＋Ο（ｂ２，ηｂ）．（８）双光子纠缠态量子照射雷达系统的原理实验装置如图２所示，利用激光泵浦偏硼酸钡（ＢａｒｉｕｍＢｏｒｏｎＯｘｉｄｅ，ＢＢＯ）晶体发生参量下转化过程制备双光子偏振纠缠态，一路光子照射模拟目标物体的５０∶５０分束器，另一路光子则通过反射镜直接进入图２双光子纠缠态量子照射雷达系统物理实现示意图１６３第２期刘凯等：量子照射雷达技术的基本原理与研究进展
【作者单位】：中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室;中国海洋大学信息科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(No.61640009)
【分类号】：TN958

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