【導(dǎo)讀】雷達(dá)起源于20世紀(jì)上半葉，是一種遠(yuǎn)距離傳感技術(shù)。在兩次世紀(jì)大戰(zhàn)期間，各個(gè)主要軍事大國(guó)均開始。進(jìn)入21世紀(jì)后，全方位大縱深的陸?？仗祀娨惑w化作戰(zhàn)已成為必然，太空將成為國(guó)際軍事競(jìng)爭(zhēng)的新的制高點(diǎn)。動(dòng)性差；3)對(duì)抗反隱身能力差；4)成像能力弱；5)信號(hào)處理復(fù)雜，實(shí)時(shí)性弱。磁波頻率要更高。最近發(fā)展起來的超寬帶雷達(dá)，就是采用沖激脈沖作為載波。要想解決上述雷達(dá)缺點(diǎn)還需發(fā)展新體制雷達(dá)。據(jù)此我們想到利用電磁波的粒子特性探。本文基于量子糾纏技術(shù),提出新的雷達(dá)探測(cè)方法，同時(shí)給出了具體的

　　

【正文】 ┊ ┊ ┊ 第 10 頁 共 25 頁 圖 6 利用量子糾纏技術(shù)實(shí)現(xiàn)的量子通信原理圖 非線性量子雷達(dá)系統(tǒng)的組成如圖（ 7）所示， 圖 7 非線性量子雷達(dá)系統(tǒng) 這種量子雷達(dá)是基于量子糾纏技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)，基本原理：通過向目標(biāo)發(fā)射糾纏光子對(duì)中的一個(gè)，當(dāng)其受到目標(biāo)的作用而改變狀態(tài)時(shí)，未發(fā)射的另一個(gè)也同時(shí)改變狀態(tài)，通過計(jì)算未發(fā)射粒子狀態(tài)的變化時(shí)間而獲得目標(biāo)的距離信息 ( 量子雷達(dá)與量子通信系統(tǒng)的主要區(qū)別是：雷達(dá)信號(hào)不需要約定，即只要探測(cè)到回波信號(hào)狀態(tài)變化，就可確定目標(biāo)信息。因此，只要測(cè)到糾纏粒子 b 的狀態(tài)變化 就可確定糾纏粒子碰到目標(biāo)； 糾纏粒子 b 的狀態(tài)變化可以比對(duì)其初始狀態(tài)即可 )，進(jìn)而還可獲得其他信息 ( 這一點(diǎn)需要在實(shí)踐中探索具體粒子的變換 ) 。這種方案優(yōu)點(diǎn)是：不需要接收回波就可探測(cè)目標(biāo)信息，信號(hào)受到的干擾小；接收機(jī)靈敏度 [13]高于線性量子雷達(dá)；信號(hào)調(diào)制解 經(jīng)典信息 通信者 A 通信者 B 經(jīng)典信息 經(jīng)典通道 目標(biāo) EPR 源 B粒子 光子狀態(tài)檢測(cè) 目標(biāo)信息處理 輸出 a粒子 糾纏對(duì) EPR 源 a 粒子 b 粒子 經(jīng)典信息 通信者 經(jīng)典信息 經(jīng)典通道 量子雷達(dá) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 11 頁 共 25 頁 調(diào)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：糾纏態(tài)粒子狀態(tài)檢測(cè)困難，因此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相對(duì)困難；探測(cè)距離受到糾纏粒子對(duì)馳豫時(shí)間的限制。 無源量子雷達(dá) 無源量子雷達(dá)是對(duì)人眼系統(tǒng)的模擬 : (1)人眼視網(wǎng)膜是典型的光量子接收系統(tǒng)。視覺細(xì)胞可對(duì)單個(gè)光量子感應(yīng)。英國(guó)牛津大學(xué) 的 Penrose 教授在 1989 年提到一個(gè)生理實(shí)驗(yàn) [14]，當(dāng)一個(gè)光子撞擊蟾蛛的視網(wǎng)膜時(shí)，有時(shí)足以激發(fā)起一個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)，但是對(duì)于人類而言該現(xiàn)象似乎被噪聲所抑制，不過 Penrose 仍然認(rèn)為，確實(shí)有事實(shí)表明在人體內(nèi)的一些細(xì)胞對(duì)單個(gè)量子敏感。 (2)人腦動(dòng)力學(xué)過程是量子過程。 1944 年美國(guó) Arizona 大學(xué)的 Hameroff 教授指出，在神經(jīng)元內(nèi)細(xì)胞支架的微管 (cytoskeletal micortubule)之中或周圍 ,意識(shí)是作為一個(gè)宏觀量子態(tài)由量子級(jí)事件相干的一個(gè)臨界級(jí)突現(xiàn) (emerge)出來的。 1996 年 Penrose博士認(rèn)為，量子波函數(shù)的坍縮 (collapse)十分類似于人腦記憶中的神經(jīng)模式重構(gòu)現(xiàn)象。哈福大學(xué)的 Gould 則進(jìn)一步證明了玻爾 (Bohr) 的量子過程的本體論解釋和感知器的腦過程的完全性理論有同樣的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，這 2 個(gè)過程的動(dòng)態(tài)方程都包含了一種場(chǎng)，即量子勢(shì)或神經(jīng)勢(shì)，基于量子勢(shì)的量子過程和基于神經(jīng)勢(shì)的腦過程的動(dòng)態(tài)方程有驚人的相似之處。 （ 3） 大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 Penrose 教授在研究了量子理論與人腦意識(shí)的關(guān)系后指出，解決量子測(cè)量問題是最終解決意識(shí)問題的先決條件。美國(guó)路易斯安那州 立大學(xué) Kak 教授的在年發(fā)表的 On Quantum Neural Computing中首次提出量子神經(jīng)計(jì)算的概念。基于以上觀點(diǎn)，給出一種無源量子雷達(dá)系統(tǒng)組成，如圖 8 所示。 信號(hào)聚焦處理 單光子接收機(jī) 量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 成像處理 輸出 知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)庫 量子雷達(dá) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 12 頁 共 25 頁 圖 8 無源量子雷達(dá)系統(tǒng) 基本原理：將目標(biāo)發(fā)出的電磁波 (光子 )通過聚焦處理，經(jīng)過單光子接收機(jī)進(jìn)行單光子信號(hào)辨識(shí)。然后經(jīng)過量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行綜合，最后形成圖像信息輸出。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)完全模擬人眼成像過程，利用光子的粒子特性獲得目標(biāo)的幾何特征，從而 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行直接成像；系統(tǒng)沒有發(fā)射信號(hào)，隱蔽性強(qiáng)；信號(hào)在單光子量級(jí)上進(jìn)行辨識(shí)，接收機(jī)靈敏度高，可探測(cè)各種隱身目標(biāo)；技術(shù)相對(duì)成熟，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易。缺點(diǎn)是：系統(tǒng)需要培養(yǎng)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)庫；量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還沒有實(shí)現(xiàn)。 本章小結(jié) 本章系統(tǒng)的分析了量子雷達(dá)的分類，并通過量子糾纏角度對(duì)各雷達(dá)的原理進(jìn)行了闡述和分析，通過本章我們認(rèn)識(shí)到量子雷達(dá)技術(shù)理論已經(jīng)比較完善，但要運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域還需克服好多技術(shù)攻關(guān)問題。 量子雷達(dá) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 13 頁 共 25 頁 總結(jié)展望 基于量子信息技術(shù)的量子雷達(dá)探測(cè)，在檢測(cè)理論和信息載體等方面，對(duì)經(jīng)典雷達(dá)理論進(jìn)行擴(kuò)展，并具備突破經(jīng)典雷達(dá)極限的應(yīng)用潛力。量子雷達(dá)理論主要以經(jīng)典雷達(dá)理論、量子力學(xué)、量子光學(xué)、量子場(chǎng)論、量子檢測(cè)與估計(jì)理論、量子香濃理論等為基礎(chǔ)；此外，量子通信、量子測(cè)量和量子傳感等新興研究領(lǐng)域的研究成果，對(duì)量子雷達(dá)探測(cè)的研究同樣具有重要的參考價(jià)值，量子雷達(dá)的研究主要圍繞以下問題展開：量子態(tài)的產(chǎn)生、傳輸、探測(cè)、量子態(tài)與目標(biāo)相互作用的機(jī)理、以及如何利用量子特性突破經(jīng)典性能極限，與經(jīng)典雷達(dá)理論相比，量子雷達(dá)在擴(kuò)展了的域空間中進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，在考慮了電磁場(chǎng)量子特性的基礎(chǔ)上優(yōu)化目標(biāo)探測(cè)與信息獲取系統(tǒng)，以突破經(jīng)典性能極限，此外，量子特性的引入給雷達(dá)抗干擾設(shè)計(jì)。反隱身設(shè)計(jì)提供了新的可能性。 對(duì)于量子雷達(dá)的展望有以下幾點(diǎn) [15]： 量子雷達(dá)可能擁有探測(cè)、識(shí)別的能力，并有可能解決射頻隱身平臺(tái)和裝備系統(tǒng)問題。 量子雷達(dá)是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，是一門很有前途的技術(shù)，其理論和實(shí)驗(yàn)研究處于起步階段，有大量的問題有待解決，隨著研究的繼續(xù)深入，相信終有一天，性能更強(qiáng)的量子雷達(dá)會(huì)從理論走向工程應(yīng)用。 著重要注意的是，盡管量子傳感技術(shù)還不像量子計(jì)算一樣成熟， 但是一種全面、多量子比特計(jì)算工程要比配置量子傳感器的設(shè)計(jì)難得多。因此，量子雷達(dá)是一種高風(fēng)險(xiǎn)、高盈利的提議，無論如何量子雷達(dá)的概念是值得進(jìn)一步研究的。 量子雷達(dá) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 14 頁 共 25 頁 致 謝 本論文是我在長(zhǎng)安大學(xué)郭元術(shù)老師指導(dǎo)下完成的。論文結(jié)束之際，首先我要感謝我的導(dǎo)師郭元術(shù)老師。郭老師不但為人正直誠(chéng)懇、踏實(shí)敬業(yè)，而且十分關(guān)心學(xué)生。 郭老師不僅在學(xué)習(xí)方面給我指導(dǎo)，也讓我在某些方面樹立了正確的價(jià)值觀，如工作和學(xué)習(xí)的重要性比較。在此，我深深感謝郭老師的指導(dǎo)和關(guān)心， 也希望郭老師原諒我起初對(duì)畢設(shè)散漫的態(tài)度。 其次，感謝我的舍友馬銳捷，在文獻(xiàn)翻譯時(shí)他對(duì)我進(jìn)行了許多幫助，還有我的舍友高陽，當(dāng)我對(duì)量子糾纏公式不理解時(shí)，他反復(fù)給我進(jìn)行了講解。 最后我要感謝我的父母和哥哥吳強(qiáng)，每每在我懈怠或迷茫之時(shí)，他們總是在我背后鼓勵(lì)我，支持我。尤其是父親每次打電話最后都會(huì)說一句：你把學(xué)校的事好好做好。 有了郭老師指導(dǎo)和大家的幫助，我最終順利完成了畢設(shè)的定稿，在此我想說，郭老師是我的良師，更是我的益友。 量子雷達(dá) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 15 頁 共 25 頁 參考文獻(xiàn) [1] 陶永華 ， 尹怡欣 ， 葛蘆生 . 新型 PID 控制及應(yīng)用 [M].北京 ： 機(jī)械工業(yè) 出 版社 , [2] 許力 智能控制與智能系統(tǒng) [M]. 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 , 20xx. 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[14] 李俠 ,朱裕生 . 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù) [M] . 北京 : 兵器工業(yè)出版社 , 20xx, 10. 量子雷達(dá) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 16 頁 共 25 頁