國產量子雷達：探測隱形戰機距離超普通雷達4倍

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《物理學評論通訊》本月初發表的一篇論文中，來自安徽省合肥市中國科學技術大學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——可以探測到此前無法探測到的信號。

報道稱，這項技術利用非常「輕柔」的方法反覆測量次原子微粒的量子態，對於極弱信號的探測，比如隱形飛機的雷達特徵，可能格外有效。

江蘇省南京大學一位沒有參與這項研究的量子學家提醒說，這是「實驗室成果，還不成熟，現在還不能立即投入實地使用」，不過這位量子學家又說，這項研究有可能「擴大量子雷達的探測距離」。中國科學技術大學的量子學家已經製造出世界上首個量子衛星，今年8月份發射成功，還打造出世界上距離最長的地面量子通信網路。

報道稱，根據中國電子科技集團公司的資料，中國科學技術大學的研究人員還參與開發了中國首部量子雷達系統。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利益構成重大威脅。日本上個月接收了首架F-35隱形戰鬥機，今後，中國很可能被更多的隱形戰鬥機與轟炸機包圍。

報道稱，量子雷達系統產生成對的、處於糾纏狀態的光粒子，即光子。光子對中的一個光子被發射出去，另一個則留在雷達站。鎖定目標位置後，一些光子就會反射回來，通過與雷達站內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量較少，並且與目標的距離越大，反射的光子數量越小。理論上的極限距離稱作散粒雜訊極限，如果超過這個距離，即便在最優質的觀測條件下也無法探測到目標。

報道稱，除了散粒雜訊極限的問題，光子攜帶的信息也可能被光子之間產生的亞原子雜訊掩蓋，探測裝置無法進行可靠的測量，原因是光子像隨機發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的中國科學技術大學研究團隊宣布，他們使用高精密的量子弱測量技術突破了散粒雜訊極限，即便在光子數量非常少的情況下也能實現精確探測。

報道稱，該技術源於量子物理學中的一個悖論。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。但在上世紀80年代，科學家終於找到解決辦法。採用弱測量方法不會造成量子態的坍縮。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覆測量，就能夠得到關於屬性的穩健統計量，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很少比例的光子，其餘的光子都被廢棄了。

報道稱，近些年，科學家研究出一種名為能量循環測量的新方法，將光子放在一種特製的裝置中進行循環，從而減少廢棄的光子數量。中國科學技術大學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雜訊極限。他們說，不僅探測到信號強度不到散粒雜訊極限一半的信號，並且將精確度提高到了1.5倍。

南京大學的那位教授說，這一技術「肯定」可以用於量子雷達。報道稱，不過，清華大學一位量子學家對這一技術短期內投入實用表示懷疑。這位要求匿名的量子學家說：「到目前為止，我還沒有聽說弱測量學有任何實際應用。弱測量仍然是測量，會不可避免地改變測量對象的狀態，因而限制了這門技術的應用前景。」

「弱測量向我們展示的究竟是真實的物理觀測，還是只是數學幻象，現在仍然有爭議。」