新技术可将量子雷达精度提高500倍,但需要更高效的光子源

技术研究 量科网 2022-01-11 14:46

来自美国亚利桑那大学和麻省理工学院的一个联合研究小组最近报告说,量子雷达可能要比人们想象的更能提高雷达系统的准确性。在他们发表在《物理评论快报》杂志上的一篇论文中,该研究小组描述了一种开发量子雷达的新方法,此外还概述了一些阻碍量子雷达发展的障碍。

新技术可将量子雷达精度提高500倍,但需要更高效的光子源

雷达的工作原理是向物体发射微波辐射,然后测量从物体表面反射回来的信号。虽然它对许多应用非常有效,但对于远距离应用仍然存在不足。在过去的几十年里,随着科学家们对量子纠缠了解的越来越多,一些人认为它可能被用来改进雷达系统。

事实上,只要向目标发射两个配对光子中的一个,就能提高接收信号的确定性。不幸的是,这种增益(大约2到4倍)并不值得为雷达系统增加额外成本来获得量子能力。在这项新研究中,研究人员发现,他们以另一种方式使用纠缠可以将其精度比目前系统提高500倍。

研究人员已经确定,可以通过拉伸发送到目标的脉冲(光子束)来提高确定性。这涉及在生成和发送脉冲时从高到低扫描雷达频率,这样可以及时拉伸光子,从而能更好地定义其频率。这也能导致其“伙伴”可被更好地定义,从而提高了信号的确定性。研究人员指出,这种方法之所以有效,是因为在检测中使用了统计变异,从而缩小了检测的变异范围。

尽管他们的工作已取得突破,但研究人员承认,在量子雷达成为现实之前仍有一个障碍需要克服,需要一种从光子源发射更多光子的方法,当前的系统以每秒大约100万个的速度发射光子。量子雷达系统需要一个能够以高几个数量级的速率发射光子的设备。(编译:Qtech)