核心提示

　　繼我國自主研制的世界首顆量子科學試驗衛(wèi)星“墨子號”成功發(fā)射后，我國科學家在量子科學領域再傳捷報。近日，由電子科技集團第14研究所領銜研制的量子雷達取得突破性進展，完成了量子探測機理、目標散射特性研究以及量子探測原理的實驗驗證。

　　量子雷達是基于量子力學基本原理，主要依靠收發(fā)量子信號實現(xiàn)目標探測的一種新型雷達。量子雷達具有探測距離遠、可識別和分辨隱身平臺及武器系統(tǒng)等突出特點，未來可進一步應用于導彈防御和空間探測，具有極其廣闊的應用前景。作為洞察未來戰(zhàn)場的“千里眼”，量子雷達技術勢必掀起各軍事強國變革雷達技術的時代潮流。

　　古稀之年——

　　傳統(tǒng)雷達漸遇技術瓶頸

　　自1934年美國海軍研究實驗室開發(fā)出首部脈沖雷達以來，世界各國競相發(fā)展雷達技術，經歷了70余年的探索、改進和完善之路。隨著隱身技術和電子干擾技術的迅猛發(fā)展，具有較強隱身能力的隱形戰(zhàn)斗機逐漸“飛入尋常百姓家”，傳統(tǒng)雷達遭遇前所未有的挑戰(zhàn)。

　　美國的B-2“幽靈”戰(zhàn)略轟炸機、F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機和F-35“閃電II”戰(zhàn)斗機以及俄羅斯的T-50戰(zhàn)斗機都具備極強的戰(zhàn)場隱身能力。

　　隱形飛機主要通過波束控制和隱身涂料達到“隱身”目的。一方面采用邊緣平行、武器系統(tǒng)內置、減少平面和棱角等方式降低雷達對飛機的探測能力，另一方面可通過吸波材料吸收雷達照射的電磁波，從而使隱形飛機如同鳥兒隱藏在茫茫空天之中。傳統(tǒng)雷達不僅會因雷達探測回波減少而探測不到有效信號，還有可能因遭受虛假信號的干擾而產生誤判。

　　傳統(tǒng)雷達受制于經典電磁波理論限制，在探測隱身目標、對抗干擾和誘餌方面遇到了技術瓶頸，在面對隱形戰(zhàn)機時常常變成“睜眼瞎”。提升雷達針對隱身平臺和其他目標的探測、識別以及分析鑒別能力，研制可探測隱形飛機的新一代雷達成為各軍事大國加強防空力量的當務之急。目前，較為常見的隱形戰(zhàn)機探測方法包括無緣探測雷達、米波雷達和雙基地雷達等。

　　道高一丈——

　　隱形戰(zhàn)機“克星”將至

　　量子雷達是一種利用量子現(xiàn)象進行目標狀態(tài)感知和信息獲取的特殊傳感設備，可利用量子糾纏態(tài)進一步提升探測靈敏度，有望解決傳統(tǒng)雷達存在的一系列問題。

　　美國國防部高級研究計劃局先后提出了開展量子雷達研究的“量子傳感器計劃”和“量子輔助傳感和讀出”項目，對量子雷達的增強技術進行了有效探索。此外，美國麻省理工、NASA、海軍實驗室、空軍實驗室等機構都相繼開展了量子雷達的研究工作。2012年，在美國國防部高級研究計劃局“單光量子信息”項目資助下，美國羅切斯特大學開發(fā)出了抗干擾量子雷達，該雷達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，可對隱身目標進行探測和成像。到2014年，美國陸軍研究實驗室開展了可穿透煙霧和熱浪的量子成像傳感器研究，并取得了多項創(chuàng)新技術專利，將進一步推動量子雷達成像系統(tǒng)的發(fā)展。

　　量子雷達可探測、識別和分辨射頻隱身平臺及武器系統(tǒng)，具有廣泛的應用前景。目前的量子雷達系統(tǒng)主要包括利用單個光子照射目標的單光子量子雷達和發(fā)射量子態(tài)光子的糾纏態(tài)光子量子雷達。相比于單光子量子雷達，糾纏態(tài)光子量子雷達具有分辨率更高、有效探測距離更遠等優(yōu)勢。隨著量子雷達技術的不斷成熟，未來部署到地面和水面作戰(zhàn)艦艇的量子雷達，可對幾乎所有的空中目標進行探測，并可持續(xù)跟蹤目標的軌跡和行蹤。其強大的反隱身技能是隱形戰(zhàn)機的“克星”。裝備了量子雷達的作戰(zhàn)飛機，相當于擁有了一雙戰(zhàn)場“遠視眼”，可實現(xiàn)對極遠距離目標的提前打擊，作戰(zhàn)潛力驚人。

　　火眼金睛——

　　量子雷達顛覆未來戰(zhàn)爭

　　事實上，即使是最先進的隱形戰(zhàn)斗機，也不可能在雷達面前消失的無影無蹤。

　　傳統(tǒng)雷達采用低頻段探測、增大功率口徑和駐留時間等方式，以提升針對隱身目標的檢測能力。相比于傳統(tǒng)雷達，量子雷達對復雜環(huán)境下小目標具有更好的探測能力，可在高背景噪聲中識別出遠距離微小信號。即使隱形戰(zhàn)機發(fā)送虛假信號進行偽裝，量子雷達也可輕易發(fā)現(xiàn)欺騙過程和敵方的干擾行動，并對目標飛機行蹤做出準確判斷。

　　量子雷達的出現(xiàn)，使戰(zhàn)機無法逃避有效偵察和跟蹤。鑒于量子雷達強大的反隱身和抗干擾能力，目前美國海軍和陸軍都進行了大量的量子雷達研究工作。據(jù)估算，僅裝備了單光子量子雷達制導的超遠程空空導彈的作戰(zhàn)飛機，理論上攻擊距離就可以提升至千公里之外，實現(xiàn)超視距作戰(zhàn)向千公里量級的非接觸式戰(zhàn)爭轉變。同時，由于對電磁波的依賴大為減少，量子雷達可有效避開利用探測電磁波開展工作的反輻射導彈攻擊，將進一步改變現(xiàn)有導彈的作戰(zhàn)機理和作戰(zhàn)模式，使戰(zhàn)場作戰(zhàn)形態(tài)向“量子化”轉變。

　　量子雷達目前遇到的主要技術難題是量子信息的調制與解調。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，都進一步增加了量子信息傳輸和處理的難度。實現(xiàn)量子信息高效、穩(wěn)定的空間無線傳輸，著力提升量子雷達的實際工程化水平，是仍需深入研究的問題。

　　未來，利用量子成像傳感器進行戰(zhàn)場觀測，可有效消除現(xiàn)有技術對成像產生的干擾，并濾過大氣氣流等干擾因素，可形成普通雷達觀測設備無法直接獲得的戰(zhàn)場圖像。基于量子雷達技術的地面固定雷達、機動和艦載雷達以及機載、彈載雷達將“全面開花”，在戰(zhàn)略預警、區(qū)域防空、空中偵察以及精確打擊中得到廣泛應用，成為未來戰(zhàn)爭的“顛覆者”。