“量子雷达”一直是军事领域一个比较热门的话题,各军事强国也在这个领域投入了不少资源进行研发。
不过就当前各国的进展来看,中国显然是“量子雷达”领域进展最快的一方。
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中国正在生产量子雷达
根据美国军事网站“Army Recognition”的报道,中国当前的量子雷达已经具备了相当大的优势,已足以瞬间抵消美国几十年发展F-22、F-35等隐身战机的技术优势。
另外港媒《南华早报》也报道称,中国正在量产一款外号“光子捕手”的量子雷达(四通道超低噪声半导体单光子探测器)。
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量子雷达是一种利用了“量子纠缠效应”的雷达。
所谓的量子纠缠,是指两个微观粒子在经历了相互作用后会变成一个系统性上的“整体”,然后当一个微观粒子身上发生什么的时候,另一个微观粒子身上也会发生同样的事情。
理论上来说,用一个微观粒子旋转,那么将这个旋转过后的微观粒子打到宇宙另一边,和其成对的微观粒子和这个微观粒子接触后,就会因为量子纠缠效应自行开始旋转。
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量子纠缠概念图
以前大家希望能实现具备超光速通讯能力的“量子通讯”,就是希望利用这一原理。
同样的,利用微观粒子这种量子纠缠效应,量子雷达就可以获得更强大的反隐身能力。
按照港媒和外媒的说法,中国生产的这款量子雷达是利用了“光量子”来实现雷达探测功能。
这个雷达中储存着成对的光量子,将成对的光量子中的其中一个量子发射出去,这个量子在触碰到敌方战斗机后会被反射回来。
其反射回来后被量子雷达接收,成对的光量子在接触后就会发生反应。
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然后通过对这对量子雷达的反应进行计算,就能得出敌方战机在速度、位置等方面的信息。
量子雷达的优势
相较于传统的雷达,量子雷达具备三个方面的优势。首先就是反隐身能力强。
传统的雷达在发射大量电磁波后,这些电磁波可能被隐身战机身上的稀薄材料吸走大半。
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隐身战机
或者是隐身战机通过特殊的机体外形设计,让雷达电磁波触碰到自己后,让极少的电磁波朝着原路反射回去,更多的电磁波朝着其它方向衍射走了,也能达到让雷达接收到更少电磁波,从而让自己隐身的目的。
但是量子雷达是依靠一对光量子之间发生的纠缠效应,来得出目标飞机的状态。
只要是量子雷达接收到了反射回来的光量子,就能得到目标飞机的信息。这就意味着传统隐身能力路线——吸波以及让更多电磁波衍射到其它方向去的手段,无法再在量子雷达面前隐身。
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传统隐身技术无法瞒过量子雷达
其次就是量子雷达的探测灵敏度非常高。
传统雷达会因为接收到的电磁波数量,出现探测精准度上的差异。而量子雷达理论上只要接收到少量甚至是1个光量子,就能获取到目标战机上的各种信息。
在军迷圈有个著名的笑话,就是“隐身战机在雷达上是一只2马赫速度的鸟”。
实际上传统雷达并不会出现“发现2马赫速度的鸟”这样的情况。隐身雷达的RCS值(雷达散射截面)足够小的话,会直接被传统雷达当成杂波给过滤掉。
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隐身战机歼35
但是量子雷达只要一个接触到了敌机,并散射回来被接收到,那么这对量子雷达就能获取到“目标飞行速度2马赫”这个信息,是真能发现“2马赫速度的鸟”了。
最后就是量子雷达的抗传统电磁干扰能力极强。
传统雷达的雷达信号是能通过技术手段模拟出来的。如果有电子战机加入战局,1架电子战机就能在敌方雷达上模拟出上百架战机的雷达信号来。
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电子战机能模仿上百架战机的雷达信号
但是量子雷达因为是采用了一对光量子之间的纠缠效应,只要量子雷达接收到了反射回去的光量子,就能通过量子纠缠效应获取到目标信息。
而电子战机又没有和量子雷达中储存的光量子成对的光量子,自然也就无法模拟出光量子雷达信号。
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电子战机无法瞒过量子雷达
可以说通过这些优势,量子雷达在战场上可以轻松的发现以F-22为首的隐身战机,极大加强我国的反隐身能力。
量子雷达目前的限制
当然,量子雷达作为新兴技术必然还有很多的技术瓶颈。在当前技术条件下,量子雷达还有很多的问题需要解决。
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其一就是量子雷达容易受到气象条件干扰的问题。
目前中国的量子雷达主要依靠“光量子”,而“光”是会在颗粒物中散射以及被吸收的。
所以当前的量子雷达遇到雾霾、大雾天气,探测精度以及距离会极大地缩短。
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光量子雷达会受气象条件影响
其二就是成本问题。“光量子”这种微观层面的东西,生产起来成本自然不是宏观层面的设备能比的。
所以目前量子雷达的成本都是“千万美元”级别,甚至可能会更贵。
相较于传统雷达,量子雷达因为成本问题难以批量生产和部署。
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其三就是三维成像难。传统雷达依靠电磁波触碰目标,很容易就能从目标多个方向折射回去,从而形成目标的三维成像。
但是量子雷达依靠单个的量子对目标进行触碰,单个的量子自然无法从目标多个方向折射回去,自然也就无法形成目标的三维成像。
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传统雷达三维成像
总而言之,量子雷达目前理论上潜力很大,但整体性能还无法全面和传统雷达竞争。
目前中国开始生产“光量子雷达”,主要也是以传统雷达为主,以量子雷达为辅,甚至量子雷达在运用上主要还是以科研目的为主。
未来量子雷达能否全面替代传统雷达,主要还是看技术的发展能不能上去。
信息来源:
【1】澎湃新闻·《全球首款!我国单光子探测器实现重大突破,综合指标国际领先》
【2】中国新闻网·《中国单光子探测有了“火眼金睛”》
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