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資料圖：美國空軍B-2“幽靈”（Spirit）隱形轟炸機(jī)與F-22A“猛禽”（Raptor）隱形戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)飛行。

　　量子雷達(dá)：洞察未來戰(zhàn)場(chǎng)“千里眼”

　　●裝備了量子雷達(dá)的作戰(zhàn)飛機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的提前打擊。

　　●研制可探測(cè)隱形飛機(jī)的新一代雷達(dá)成為加強(qiáng)防空的當(dāng)務(wù)之急。

　　■核心提示：

　　繼我國自主研制的世界首顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”號(hào)成功發(fā)射后，我國科學(xué)家在量子科學(xué)領(lǐng)域再傳捷報(bào)。近日，由電子科技集團(tuán)第14研究所領(lǐng)銜研制的量子雷達(dá)取得突破性進(jìn)展，完成了量子探測(cè)機(jī)理、目標(biāo)散射特性研究以及量子探測(cè)原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

　　量子雷達(dá)是基于量子力學(xué)基本原理，主要依靠收發(fā)量子信號(hào)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)的一種新型雷達(dá)。量子雷達(dá)具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、可識(shí)別和分辨隱身平臺(tái)及武器系統(tǒng)等突出特點(diǎn)，未來可進(jìn)一步應(yīng)用于導(dǎo)彈防御和空間探測(cè)，具有極其廣闊的應(yīng)用前景。作為洞察未來戰(zhàn)場(chǎng)的“千里眼”，量子雷達(dá)技術(shù)勢(shì)必掀起各軍事強(qiáng)國變革雷達(dá)技術(shù)的時(shí)代潮流。

　　■古稀之年——傳統(tǒng)雷達(dá)漸遇技術(shù)瓶頸

　　自1934年美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出首部脈沖雷達(dá)以來，世界各國競(jìng)相發(fā)展雷達(dá)技術(shù)，經(jīng)歷了70余年的探索、改進(jìn)和完善之路。隨著隱身技術(shù)和電子干擾技術(shù)的迅猛發(fā)展，具有較強(qiáng)隱身能力的隱形戰(zhàn)斗機(jī)逐漸“飛入尋常百姓家”，傳統(tǒng)雷達(dá)遭遇前所未有的挑戰(zhàn)。

　　美國的B-2“幽靈”戰(zhàn)略轟炸機(jī)、F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)和F-35“閃電II”戰(zhàn)斗機(jī)以及俄羅斯的T-50戰(zhàn)斗機(jī)都具備極強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)隱身能力。

　　隱形飛機(jī)主要通過波束控制和隱身涂料達(dá)到“隱身”目的。一方面采用邊緣平行、武器系統(tǒng)內(nèi)置、減少平面和棱角等方式降低雷達(dá)對(duì)飛機(jī)的探測(cè)能力，另一方面可通過吸波材料吸收雷達(dá)照射的電磁波，從而使隱形飛機(jī)如同鳥兒隱藏在茫茫空天之中。傳統(tǒng)雷達(dá)不僅會(huì)因雷達(dá)探測(cè)回波減少而探測(cè)不到有效信號(hào)，還有可能因遭受虛假信號(hào)的干擾而產(chǎn)生誤判。

　　傳統(tǒng)雷達(dá)受制于經(jīng)典電磁波理論限制，在探測(cè)隱身目標(biāo)、對(duì)抗干擾和誘餌方面遇到了技術(shù)瓶頸，在面對(duì)隱形戰(zhàn)機(jī)時(shí)常常變成“睜眼瞎”。提升雷達(dá)針對(duì)隱身平臺(tái)和其他目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別以及分析鑒別能力，研制可探測(cè)隱形飛機(jī)的新一代雷達(dá)成為各軍事大國加強(qiáng)防空力量的當(dāng)務(wù)之急。目前，較為常見的隱形戰(zhàn)機(jī)探測(cè)方法包括無緣探測(cè)雷達(dá)、米波雷達(dá)和雙基地雷達(dá)等。

資料圖：美國空軍B-2“幽靈”（Spirit）隱形轟炸機(jī)三視圖。

　　■道高一丈——隱形戰(zhàn)機(jī)“克星”將至

　　量子雷達(dá)是一種利用量子現(xiàn)象進(jìn)行目標(biāo)狀態(tài)感知和信息獲取的特殊傳感設(shè)備，可利用量子糾纏態(tài)進(jìn)一步提升探測(cè)靈敏度，有望解決傳統(tǒng)雷達(dá)存在的一系列問題。

　　美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）先后提出了開展量子雷達(dá)研究的“量子傳感器計(jì)劃”和“量子輔助傳感和讀出”項(xiàng)目，對(duì)量子雷達(dá)的增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行了有效探索。此外，美國麻省理工、NASA、海軍實(shí)驗(yàn)室、空軍實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)都相繼開展了量子雷達(dá)的研究工作。2012年，在DARPA“單光量子信息”項(xiàng)目資助下，美國羅切斯特大學(xué)開發(fā)出了抗干擾量子雷達(dá)，該雷達(dá)利用偏振光子量子特性在接觸物體后發(fā)生改變這一原理，可對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和成像。到2014年，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室開展了可穿透煙霧和熱浪的量子成像傳感器研究，并取得了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)專利，將進(jìn)一步推動(dòng)量子雷達(dá)成像系統(tǒng)的發(fā)展。

　　量子雷達(dá)可探測(cè)、識(shí)別和分辨射頻隱身平臺(tái)及武器系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前的量子雷達(dá)系統(tǒng)主要包括利用單個(gè)光子照射目標(biāo)的單光子量子雷達(dá)和發(fā)射量子態(tài)光子的糾纏態(tài)光子量子雷達(dá)。相比于單光子量子雷達(dá)，糾纏態(tài)光子量子雷達(dá)具有分辨率更高、有效探測(cè)距離更遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)。隨著量子雷達(dá)技術(shù)的不斷成熟，未來部署到地面和水面作戰(zhàn)艦艇的量子雷達(dá)，可對(duì)幾乎所有的空中目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，并可持續(xù)跟蹤目標(biāo)的軌跡和行蹤。其強(qiáng)大的反隱身技能是隱形戰(zhàn)機(jī)的“克星”。裝備了量子雷達(dá)的作戰(zhàn)飛機(jī)，相當(dāng)于擁有了一雙戰(zhàn)場(chǎng)“遠(yuǎn)視眼”，可實(shí)現(xiàn)對(duì)極遠(yuǎn)距離目標(biāo)的提前打擊，作戰(zhàn)潛力驚人。

資料圖：量子雷達(dá)工作原理示意圖。

　　■火眼金睛——量子雷達(dá)顛覆未來戰(zhàn)爭

　　事實(shí)上，即使是最先進(jìn)的隱形戰(zhàn)斗機(jī)，也不可能在雷達(dá)面前消失的無影無蹤。

　　傳統(tǒng)雷達(dá)采用低頻段探測(cè)、增大功率口徑和駐留時(shí)間等方式，以提升針對(duì)隱身目標(biāo)的檢測(cè)能力。相比于傳統(tǒng)雷達(dá)，量子雷達(dá)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下小目標(biāo)具有更好的探測(cè)能力，可在高背景噪聲中識(shí)別出遠(yuǎn)距離微小信號(hào)。即使隱形戰(zhàn)機(jī)發(fā)送虛假信號(hào)進(jìn)行偽裝，量子雷達(dá)也可輕易發(fā)現(xiàn)欺騙過程和敵方的干擾行動(dòng)，并對(duì)目標(biāo)飛機(jī)行蹤做出準(zhǔn)確判斷。

　　量子雷達(dá)的出現(xiàn)，使戰(zhàn)機(jī)無法逃避有效偵察和跟蹤。鑒于量子雷達(dá)強(qiáng)大的反隱身和抗干擾能力，目前美國海軍和陸軍都進(jìn)行了大量的量子雷達(dá)研究工作。據(jù)估算，僅裝備了單光子量子雷達(dá)制導(dǎo)的超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)飛機(jī)，理論上攻擊距離就可以提升至千公里之外，實(shí)現(xiàn)超視距作戰(zhàn)向千公里量級(jí)的非接觸式戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)變。同時(shí)，由于對(duì)電磁波的依賴大為減少，量子雷達(dá)可有效避開利用探測(cè)電磁波開展工作的反輻射導(dǎo)彈攻擊，將進(jìn)一步改變現(xiàn)有導(dǎo)彈的作戰(zhàn)機(jī)理和作戰(zhàn)模式，使戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)形態(tài)向“量子化”轉(zhuǎn)變。

　　量子雷達(dá)目前遇到的主要技術(shù)難題是量子信息的調(diào)制與解調(diào)。微波粒子量子態(tài)的糾纏特性、相干性以及攜帶量子態(tài)信息載體的能量微弱性，都進(jìn)一步增加了量子信息傳輸和處理的難度。實(shí)現(xiàn)量子信息高效、穩(wěn)定的空間無線傳輸，著力提升量子雷達(dá)的實(shí)際工程化水平，是仍需深入研究的問題。

　　未來，利用量子成像傳感器進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)觀測(cè)，可有效消除現(xiàn)有技術(shù)對(duì)成像產(chǎn)生的干擾，并濾過大氣氣流等干擾因素，可形成普通雷達(dá)觀測(cè)設(shè)備無法直接獲得的戰(zhàn)場(chǎng)圖像。基于量子雷達(dá)技術(shù)的地面固定雷達(dá)、機(jī)動(dòng)和艦載雷達(dá)以及機(jī)載、彈載雷達(dá)將“全面開花”，在戰(zhàn)略預(yù)警、區(qū)域防空、空中偵察以及精確打擊中得到廣泛應(yīng)用，成為未來戰(zhàn)爭的“顛覆者”。(張文、張乃千、張得余)