中國試驗量子雷達新技術(shù)

　　據(jù)報道，中國的研究人員進行了一次試驗，可能擴大量子雷達對隱形飛機的探測距離。在《物理學(xué)評論通訊》本月初發(fā)表的一篇論文中，來自安徽省合肥市中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一個研究團隊詳細描述了他們的試驗，試驗首次表明，弱值測量法——一種新興的量子測量技術(shù)——可以探測到此前無法探測到的信號。
　　報道稱，這項技術(shù)利用非?！拜p柔”的方法反復(fù)測量次原子微粒的量子態(tài)，對于極弱信號的探測，比如隱形飛機的雷達特征，可能格外有效。
　　江蘇省南京大學(xué)一位沒有參與這項研究的量子學(xué)家提醒說，這是“實驗室成果，還不成熟，現(xiàn)在還不能立即投入實地使用”，不過這位量子學(xué)家又說，這項研究有可能“擴大量子雷達的探測距離”。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子學(xué)家已經(jīng)制造出世界上首個量子衛(wèi)星，今年8月份發(fā)射成功，還打造出世界上距離最長的地面量子通信網(wǎng)絡(luò)。
　　報道稱，根據(jù)中國電子科技集團公司的資料，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員還參與開發(fā)了中國首部量子雷達系統(tǒng)。今年早些時候，中國電子科技集團公司宣布，中國量子雷達技術(shù)的有效探測距離達到100公里，是境外量子雷達原型探測距離的5倍。
　　中國認為，美國及其盟友的隱形飛機對中國的地區(qū)利益構(gòu)成重大威脅。日本上個月接收了首架F-35隱形戰(zhàn)斗機，今后，中國很可能被更多的隱形戰(zhàn)斗機與轟炸機包圍。
　　報道稱，量子雷達系統(tǒng)產(chǎn)生成對的、處于糾纏狀態(tài)的光粒子，即光子。光子對中的一個光子被發(fā)射出去，另一個則留在雷達站。鎖定目標位置后，一些光子就會反射回來，通過與雷達站內(nèi)保留的糾纏光子進行匹配，就能確認是光子的“身份”。通過測量反射的光子，研究人員可以計算出目標的物理屬性，比如大小、形狀、速度和攻擊角度等。但是，量子雷達有一個主要難題是反射的光子數(shù)量較少，并且與目標的距離越大，反射的光子數(shù)量越小。理論上的極限距離稱作散粒噪聲極限，如果超過這個距離，即便在最優(yōu)質(zhì)的觀測條件下也無法探測到目標。
　　報道稱，除了散粒噪聲極限的問題，光子攜帶的信息也可能被光子之間產(chǎn)生的亞原子噪聲掩蓋，探測裝置無法進行可靠的測量，原因是光子像隨機發(fā)射的彈丸一樣撞擊探測裝置，所謂散粒正是由此得名。由郭光燦教授和李傳鋒教授率領(lǐng)的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團隊宣布，他們使用高精密的量子弱測量技術(shù)突破了散粒噪聲極限，即便在光子數(shù)量非常少的情況下也能實現(xiàn)精確探測。
　　報道稱，該技術(shù)源于量子物理學(xué)中的一個悖論。在亞原子世界中，測量意味著破壞。對亞原子顆粒進行測量會不可避免地破壞它的初始量子態(tài)。但在上世紀80年代，科學(xué)家終于找到解決辦法。采用弱測量方法不會造成量子態(tài)的坍縮。雖然每一次弱測量只能取得少量的信息，但是對同一些粒子進行反復(fù)測量，就能夠得到關(guān)于屬性的穩(wěn)健統(tǒng)計量，即正確的猜測值。但是，早期的弱測量方案效率很低。只能測量探測距離內(nèi)很少比例的光子，其余的光子都被廢棄了。
　　報道稱，近些年，科學(xué)家研究出一種名為能量循環(huán)測量的新方法，將光子放在一種特制的裝置中進行循環(huán)，從而減少廢棄的光子數(shù)量。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團隊進行了激光束偏折測量試驗，證明這種方法可以突破散粒噪聲極限。他們說，不僅探測到信號強度不到散粒噪聲極限一半的信號，并且將精確度提高到了1.5倍。
　　南京大學(xué)的那位教授說，這一技術(shù)“肯定”可以用于量子雷達。報道稱，不過，清華大學(xué)一位量子學(xué)家對這一技術(shù)短期內(nèi)投入實用表示懷疑。這位要求匿名的量子學(xué)家說：“到目前為止，我還沒有聽說弱測量學(xué)有任何實際應(yīng)用。弱測量仍然是測量，會不可避免地改變測量對象的狀態(tài)，因而限制了這門技術(shù)的應(yīng)用前景。”（來源：互聯(lián)網(wǎng)）