中國量子雷達研發獲突破 隱身戰機“剋星”將至

　　●裝備了量子雷達的作戰飛機可實現對遠距離目標的提前打擊

　　●研製可探測隱形飛機的新一代雷達成為加強防空的當務之急

　　量子雷達：洞察未來戰場“千里眼”

　　■張　文　張乃千　張得余

　　核心提示

　　繼我國自主研製的世界首顆量子科學試驗衛星“墨子號”成功發射後，我國科學家在量子科學領域再傳捷報。近日，由電子科技集團第14研究所領銜研製的量子雷達取得突破性進展，完成了量子探測機理、目標散射特性研究以及量子探測原理的實驗驗證。

　　量子雷達是基於量子力學基本原理，主要依靠收發量子信號實現目標探測的一種新型雷達。量子雷達具有探測距離遠、可識別和分辨隱身平臺及武器系統等突出特點，未來可進一步應用於導彈防禦和空間探測，具有極其廣闊的應用前景。作為洞察未來戰場的“千里眼”，量子雷達技術勢必掀起各軍事強國變革雷達技術的時代潮流。

　　古稀之年——

　　傳統雷達漸遇技術瓶頸

　　自1934年美國海軍研究實驗室開發出首部脈衝雷達以來，世界各國競相發展雷達技術，經歷了70餘年的探索、改進和完善之路。隨著隱身技術和電子干擾技術的迅猛發展，具有較強隱身能力的隱形戰鬥機逐漸“飛入尋常百姓家”，傳統雷達遭遇前所未有的挑戰。

　　美國的B-2“幽靈”戰略轟炸機、F-22“猛禽”戰鬥機和F-35“閃電II”戰鬥機以及俄羅斯的T-50戰鬥機都具備極強的戰場隱身能力。

　　隱形飛機主要通過波束控制和隱身塗料達到“隱身”目的。一方面採用邊緣平行、武器系統內置、減少平面和棱角等方式降低雷達對飛機的探測能力，另一方面可通過吸波材料吸收雷達照射的電磁波，從而使隱形飛機如同鳥兒隱藏在茫茫空天之中。傳統雷達不僅會因雷達探測回波減少而探測不到有效信號，還有可能因遭受虛假信號的干擾而産生誤判。

　　傳統雷達受制于經典電磁波理論限制，在探測隱身目標、對抗干擾和誘餌方面遇到了技術瓶頸，在面對隱形戰機時常常變成“睜眼瞎”。提升雷達針對隱身平臺和其他目標的探測、識別以及分析鑒別能力，研製可探測隱形飛機的新一代雷達成為各軍事大國加強防空力量的當務之急。目前，較為常見的隱形戰機探測方法包括無緣探測雷達、米波雷達和雙基地雷達等。

　　道高一丈——

　　隱形戰機“剋星”將至

　　量子雷達是一種利用量子現象進行目標狀態感知和信息獲取的特殊傳感設備，可利用量子糾纏態進一步提升探測靈敏度，有望解決傳統雷達存在的一系列問題。

　　美國國防部高級研究計劃局先後提出了開展量子雷達研究的“量子感測器計劃”和“量子輔助傳感和讀出”項目，對量子雷達的增強技術進行了有效探索。此外，美國麻省理工、NASA、海軍實驗室、空軍實驗室等機構都相繼開展了量子雷達的研究工作。2012年，在美國國防部高級研究計劃局“單光量子信息”項目資助下，美國羅切斯特大學開發出了抗干擾量子雷達，該雷達利用偏振光子量子特性在接觸物體後發生改變這一原理，可對隱身目標進行探測和成像。到2014年，美國陸軍研究實驗室開展了可穿透煙霧和熱浪的量子成像感測器研究，並取得了多項創新技術專利，將進一步推動量子雷達成像系統的發展。

　　量子雷達可探測、識別和分辨射頻隱身平臺及武器系統，具有廣泛的應用前景。目前的量子雷達系統主要包括利用單個光子照射目標的單光子量子雷達和發射量子態光子的糾纏態光子量子雷達。相比于單光子量子雷達，糾纏態光子量子雷達具有解析度更高、有效探測距離更遠等優勢。隨著量子雷達技術的不斷成熟，未來部署到地面和水面作戰艦艇的量子雷達，可對幾乎所有的空中目標進行探測，並可持續跟蹤目標的軌跡和行蹤。其強大的反隱身技能是隱形戰機的“剋星”。裝備了量子雷達的作戰飛機，相當於擁有了一雙戰場“遠視眼”，可實現對極遠距離目標的提前打擊，作戰潛力驚人。

　　火眼金睛——

　　量子雷達顛覆未來戰爭

　　事實上，即使是最先進的隱形戰鬥機，也不可能在雷達面前消失的無影無蹤。

　　傳統雷達採用低頻段探測、增大功率口徑和駐留時間等方式，以提升針對隱身目標的檢測能力。相比于傳統雷達，量子雷達對複雜環境下小目標具有更好的探測能力，可在高背景噪聲中識別出遠距離微小信號。即使隱形戰機發送虛假信號進行偽裝，量子雷達也可輕易發現欺騙過程和敵方的干擾行動，並對目標飛機行蹤做出準確判斷。

　　量子雷達的出現，使戰機無法逃避有效偵察和跟蹤。鋻於量子雷達強大的反隱身和抗干擾能力，目前美國海軍和陸軍都進行了大量的量子雷達研究工作。據估算，僅裝備了單光子量子雷達制導的超遠程空空導彈的作戰飛機，理論上攻擊距離就可以提升至千公里之外，實現超視距作戰向千公里量級的非接觸式戰爭轉變。同時，由於對電磁波的依賴大為減少，量子雷達可有效避開利用探測電磁波開展工作的反輻射導彈攻擊，將進一步改變現有導彈的作戰機理和作戰模式，使戰場作戰形態向“量子化”轉變。

　　量子雷達目前遇到的主要技術難題是量子信息的調製與解調。微波粒子量子態的糾纏特性、相干性以及攜帶量子態信息載體的能量微弱性，都進一步增加了量子信息傳輸和處理的難度。實現量子信息高效、穩定的空間無線傳輸，著力提升量子雷達的實際工程化水準，是仍需深入研究的問題。

　　未來，利用量子成像感測器進行戰場觀測，可有效消除現有技術對成像産生的干擾，並濾過大氣氣流等干擾因素，可形成普通雷達觀測設備無法直接獲得的戰場圖像。基於量子雷達技術的地面固定雷達、機動和艦載雷達以及機載、彈載雷達將“全面開花”，在戰略預警、區域防空、空中偵察以及精確打擊中得到廣泛應用，成為未來戰爭的“顛覆者”。