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关于量子雷达技术的讨论，首先从描述为光子的“孪生对”开始，这是两个光子。每个光子都是可以处于可测物理属性(位置、动量、自旋和极化)的两个量子态中的一个，但每个粒子的状态取决于另一个粒子的状态，即使它们彼此分离。

扭曲的光子对通常是通过一种称为参量下转换的过程产生的，在这种过程中，激光束穿过非线性晶体(通常是β硼酸钡)。这种方法用于在可见光范围内产生纠缠光子对。对于量子雷达应用，这些光子必须下变频到微波频率。

加拿大滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)的克里斯·威尔逊在他的论文《量子增强噪声雷达》中描述了利用超导电路直接在微波范围内产生纠缠光子对的工作成果。非简并约瑟夫森参量放大器作为超导铝的片上微波电路，被用作量子微波源。这一过程的挑战之一是它必须在极冷的低温恒温器下进行。

理论上，你可以得到目标的整个动量向量，不仅是它的多普勒速度，还可以得到它的整个动量向量，所有的三维空间以及目标运动的那些维的所有三个振幅。

量子雷达的讨论变得更加多变，至少在一般媒体上，会经常出现对量子雷达运行机制完全不同的解释或描述。

在一种方法中，当成对的纠缠光子被分离时，该过程开始，每对光子中的一个沿着存储路径被直接发送(空闲光子)，配对光子被转换成微波频率(微波光子)并作为传统波形被传输到目标。

前提是微波光子与目标相互作用时，量子态会以某种方式(如相位或极性)发生变化。从目标反射的返回信号在源处被接收，光子被反向转换到它们的原始频率状态，然后可以与它们的未改变的空闲绕组对的频率进行比较，以提供关于它们遇到了什么的信息。

然而，量子雷达理论还有另一种描述，它描述了一种“长距离怪异作用”链接(阿尔伯特·爱因斯坦创造的术语)，在这种链接中，一个分裂纠缠对的光子作为“光子束”被传输。

然而，在这种情况下，不管它们之间的距离如何，传输的光子都以某种方式连续地和瞬时地保持与它们的绕组对的通信。透射的光子不会回到它的源头，而未透射的光子本身会根据它的缠绕对发生变化来看到环境，从而提供它在没有任何已知联系的情况下遇到的可能目标的信息。所以被称为“怪异”的描述。

由于他们在量子雷达项目上的工作，洛克希德团队定义了两类量子雷达(称为QuDAR)。

然而，正如洛克希德·马丁公司(位于马里兰州贝塞斯达)首席科学官Ned Allen博士所描述的，作为2005年DARPA战略技术办公室(STO)项目的一部分，洛克希德·马丁公司研究了“远距离幽灵行动”的概念，他们称之为“不归雷达”。

按照艾伦的说法，他们认为，“这是对爱因斯坦狭义相对论的不服从，而狭义相对论远比量子物理更准确可信。在研究了一段时间，并汇集了一批来自大学和其他顶级科学实体的主题专家后，我们没有进一步研究这个问题，因为我们认为根据物理定律这是不允许的。

如今，艾伦也意识到“物理学目前正处于一个动荡时期，它的许多问题正在被重新考虑。他还指出:“虽然还不清楚我们已经了解了足够多的物理，实际上完全排除了它，但鉴于当时可以获得的物理表现，我们非常有信心，但至今仍未得到认可。"

由于他们在量子雷达项目上的工作，洛克希德团队定义了两类量子雷达(称为QuDAR)——class 1是所有量子效应保留在雷达发射器/接收器上的地方，Class2是通过有损耗介质(即大气)从A点到B点的“量子资源”(光子)传输。

艾伦表示，正在开发Class1量子雷达，“但它不叫量子雷达，而是电子设备在发射/接收模块上的‘灵敏度提升’，比如更好的低噪声放大器。”滑铁卢大学IQC副教授Jonathan Baugh同意这一观点:“这是发展‘量子雷达’系统的短期好处之一，其中更敏感的探测器和量子启发的信号处理方法可能被用来提高经典雷达的能力。”

Class1量子雷达技术可能对隐身目标探测产生影响。正如艾伦所指出的，“从数学的角度来看，隐身只是目标的雷达截面(RCS)的减小，因为决定目标能否被探测到的是信噪比(SNR)。如果通过降低量子功能好的收发雷达内部噪声来提高信噪比，可以探测到越来越小的目标。Class1量子雷达可能有助于挫败一些隐形方法。

Class2量子雷达可以进一步分辨纠缠对(空闲光子和透射光子)在时间和距离上保持相干的程度。在一种情况下，检测到的从目标返回的反向散射光子将完全保持其相干性。这将测量目标的更多方面，而不仅仅是它的存在和多普勒效应。正如艾伦所描述的，“量子相互作用本质上是沿着无限多个维度来衡量一个目标的存在，不仅仅是振幅和相位，而是量子器件(光子)的无数属性。

原则上，使用纠缠光束，你可以得到目标的整个动量矢量，不仅是它的多普勒速度，还可以得到它的整个动量矢量，所有三个维度以及目标运动的那些维度的所有三个振幅。

除了退相干，量子雷达的另一个挑战是光子通量，即单位时间内产生和传输的纠缠光子数。正如IQC的Baugh解释的那样，“假设你每纳秒发送一次光子(1-GHz速率)，但如果只有1/1000或1/10000实际反射回你，那么你大约每毫秒只探测到一次光子。为了建立一个有用的图像，你需要非常快速地发射光子，以便在合理的时间内获得足够的信息。”

Baugh正在与加拿大国防研究和发展部(DRDC)开展一项研究项目，开发一种改进的量子光源，其中一种是量子雷达。这个项目的目的是提供纠缠光子的“非常高速率”信号。虽然这种方法的细节没有公布，但由于IQC没有公布这项技术，Baugh将其描述为“类似于半导体，一种纳米电子设备，工作在单电子水平，允许电信号转换为光子或一对纠缠光子。”

由于光源工作在光学状态而不是微波状态(约850纳米-接近红外，仅在可见光边缘)，直接应用将是激光雷达，但Baugh说，“最终，这个想法是世界上其他小组正在研究从可见光到微波频率的相干量子波长转换，他们的研究成果将成为我们技术的方式。”

今天，在研究量子雷达技术的发展和可能的实际实现时，通常认为最有希望的方法是在可预见的未来最有可能实现的方法，它被称为量子照明雷达(Quantum Illumination Radar，QIR)。

为了提供发射光子遇到的目标的重要信息，QIR纠缠对的返回发射光子不需要与其他空闲光子一致。

Baugh说，QIR可以提供许多优于传统雷达的优势。“在正常情况下，使用常规雷达、激光雷达或任何类型的遥感，都会发出一个能量脉冲，其中包含数十亿或数万亿的光子；这是反射物体电磁辐射的经典方式。回到探测器，它允许测量飞行时间和计算到物体的距离，并计算其速度和方向随着时间的推移。

相比之下，QIR雷达在单个光子的水平上工作，因此从成对的纠缠光子开始，由于量子力学的原理，这些光子本身比它们最初具有更强的相关性。如果返回的光子被反射回来，可以联合测量这两个光子，以显示这两个光子最初是否实际相关，这样就可以分离任何不相关的光子，但它可能只是背景噪声。

由于尺寸减小到非常低的功率(单光子)水平，量子雷达在信噪比方面提供了显著的改善。

从根本上说，去相关与热力学第二定律有关，我们还没有真正理解。如果有人能找到克服的方法，研究起来会很方便。

尽管如此，Baugh强调,“QIR雷达不会取代传统雷达。相反，我们的想法是增强传统雷达在特定系统中被挑战的能力，比如在低信噪比环境下拥有非常强的背景信号。想要相同的频率范围进行探测，或者尝试探测隐形目标，或者想要让探测本身隐形。”

Baugh指出，QIR的另一个优势是，由于单光子束的“微小”功率水平，它可以提供检测，而它仍然未被检测到。“目标并不知道自己被照射了，因为用来探测它的单位时间光子数太少，无法测量。QIR比传统雷达或激光雷达低9-10个数量级。”

在Bhashyam Bala Ji 2018的论文中，对QIR的前景总结如下:“量子照明雷达肯定是可以建造的，但建立QIR需要齐心协力(即雷达工程指标)和适当的投资。

最好的量子雷达设计或者最好的量子信号处理还是有很多未知数的。但是，“最好的不应该是更好的敌人”。这些努力将需要雷达工程师掌握微波量子光学，这是市场上非常重要的应用，效益将是巨大的。