量子雷達：撕開戰場“隱身衣”

    日前，我國研究人員首次實現高緯度量子隱形傳態。中國科學院院士、武漢大學校長竇賢康表示，我國首臺量子鐳射雷達的探測性能相比西方同類設備提升3個數量級，標誌著我國在量子科技領域取得重要突破。量子雷達是一種利用量子現象進行目標狀態感知和資訊獲取的特殊傳感設備，廣義上講,只要是利用電磁波量子效應對感興趣目標進行遠距離探測的雷達都可看作是量子雷達。相比傳統雷達，量子雷達具有探測距離遠、可識別和分辨隱身平臺及武器係統等突出特點，未來可進一步應用于導彈防禦和空間探測等領域，具有廣闊的應用前景。

    突破技術瓶頸

    傳統雷達主要通過發射電磁脈衝並接收回波實現目標探測，然而，隨著隱身技術和電子幹擾技術的快速發展，這一探測手段面臨挑戰。近些年，以隱身戰機為代表的各類隱身裝備逐漸引領發展潮流。隱身戰機採用波束控制手段和隱身涂料降低雷達的探測能力，甚至還會通過發布虛假信號幹擾雷達探測，在與傳統雷達的“鬥智鬥勇”中顯得技高一籌。

    面對傳統雷達的探測困境，量子雷達橫空出世。量子雷達是將量子資訊調制到雷達信號中，通過收發量子信號對目標進行探測的一種量子感測器。量子雷達可探測、識別和分辨隱身武器係統，被認為是未來最有效的反隱身手段之一。

    通常認為，量子雷達通過將量子資訊技術與傳統雷達進行聯合互補，可以突破傳統雷達在探測、測量和成像等方面的技術瓶頸，為雷達反隱身作戰注入“新生命力”。不過，量子雷達並沒有“跳出”傳統雷達探測的框架體係，而是利用更先進的量子理論對諸如接收機噪聲等物理現象進行了全新的、更準確的詮釋。

    量子雷達靈敏度極高，顯著提升了雷達測距、測角和成像分辨率。同時，量子雷達採用的量子晶片也大幅提升了資訊處理速度、減小了係統體積，同時消耗的功率更少。

    形成發展浪潮

    自新世紀以來，隨著技術的進步，各國對量子雷達的研究逐步係統化，主要圍繞量子糾纏與干涉、量子照明和量子相幹態接收3個方面展開。目前，量子雷達主要可分為干涉式量子雷達、接收端量子增強雷達和量子照明雷達等，也可根據發射光子數量多少分為單光子量子雷達和糾纏態光子量子雷達等。

    在量子雷達領域，以美國為首的西方國家為積極搶佔軍事科技制高點，相繼投入大量人力物力開展相關研究。早在1995年，美國馬利蘭大學首次完成被稱為“鬼成像”的量子成像實驗，美陸軍研究實驗室進一步推出可“看穿”煙霧和熱浪的量子成像技術，推動量子雷達成像係統的發展。2007年，美國國防部高級研究計劃局啟動“量子感測器項目”，旨在進一步提升量子雷達的成像分辨率。2012年，在美國國防部高級研究計劃局“單光量子資訊”項目資助下，美國羅切斯特大學開發出抗幹擾量子雷達，可對隱身目標進行探測和成像。

    2018年11月，第十二屆中國國際航空航太博覽會上，我國首部單光子檢測量子雷達樣機首次公開展示。此前該量子雷達係統已完成大氣環境下目標探測試驗，具備百公里級的探測能力。2018年底，俄羅斯首個採用量子無線電技術的試驗雷達完成探測跟蹤空中目標任務，標誌著俄羅斯在量子雷達研究領域迎頭趕上。2019年8月，奧地利研究人員宣布研制出一種量子雷達係統，可用于醫學、安全和軍事等用途，例如幫助醫務人員在無傷害條件下研究細胞的內部組織結構。

    “透視眼”又有新進步

    目前，量子雷達仍處于研究和探索階段。美國國防部高級研究計劃局先後提出開展“量子感測器計劃”和“量子輔助傳感和讀出”等項目，對量子雷達技術繼續進行探索。同時，美國海軍研究實驗室、空軍研究實驗室等機構也相繼開展量子雷達研究工作。

    隨著量子雷達技術不斷成熟，未來部署到地面和水面作戰艦艇的量子雷達，可對幾乎所有空中目標進行探測，並能持續跟蹤目標軌跡和行蹤。裝備量子雷達的作戰飛機，相當于擁有一雙戰場“透視眼”，可實現對極遠距離目標的提前打擊，作戰潛力不可小覷。據估算，裝備單光子量子雷達制導的超遠端空空導彈，作戰距離可提升至幾千公里。利用量子成像感測器還可進行戰場觀測，有效消除現有技術對成像産生的幹擾，並過濾大氣氣流等幹擾因素，形成普通錄影機無法直接獲得的戰場圖像。

    由于對電磁波的依賴大為減少，量子雷達可有效避開反輻射導彈的攻擊，進一步改變現有導彈的作戰機理和作戰模式，促使戰場作戰形態向“量子化”轉變。可以想見，基于量子雷達技術的各種雷達將在戰略預警、區域防空和空中偵察以及精確打擊方面得到廣泛應用，成為未來戰場上反隱身作戰的“先行者”。（張璦敏）