量子雷达原型演示 - “微波量子照明”优于古典雷达

时间：2021-09-25 16:52:20 来源：

这是量子雷达原型的图示。

基于量子技术在IST奥地利开发的新检测技术。

量子纠缠是一种物理现象，其中两个颗粒保持相互连接，而分享物理特征，无论它们相互彼此多远。现在，来自奥地利科技学院（IST奥地利）的Johannes Fink教授Fink的科学家以及来自马萨诸塞州理工学院（麻省理工学院）和约克，英国大学和大卫毕塔尔蒂的合作者Stefano Pirandola意大利卡梅诺大学 - 已经展示了一种新型的检测技术，称为“微波量子照明”，利用缠绕的微波光子作为一种检测方法。也称为“量子雷达”的原型能够检测嘈杂的热环境中的物体，经典雷达系统经常失败。该技术具有超低功耗生物医学成像和安全扫描仪的潜在应用。

使用量子缠结作为一种新的检测形式

设备背后的工作原则很简单：研究人员而不是使用传统的微波，而不是使用两组光子，称为“信号”和“惰轮”光子。“信号”光子被朝向感兴趣的对象发送，而“惰轮”光子以相对隔离测量，则没有干扰和噪声。当信号光子反射回后，信号和惰轮之间的真实缠结丢失，但少量的相关性存活，创造了描述存在或不存在目标对象的签名或模式 - 无论噪音如何环境。

“我们所证明的是微波量子雷达的概念证明，”领先作者和在Funce Group Shabir Barzanjeh的研究项目博士后，其先前的研究有助于推进量子增强雷达技术背后的理论概念。“使用以高于绝对零（-273.14c）的几千分之几（-273.14c）产生的纠°缠，我们能够在室温下检测低反射物体。”

量子技术可以优于经典的低功率雷达

虽然量子缠结本身是脆弱的，但该器件与传统的古典雷达有一些优势。例如，在低功率水平下，传统的雷达系统通常患有较差的敏感性，因为它们具有区别于由物体反射的辐射免于自然发生的背景辐射噪声。量子照明为该问题提供了解决方案，因为由量子缠结产生的“信号”和“信号”和“惰轮”之间的相似性 - 使得将信号光子（从感兴趣的对象接收）与在内部产生的噪声中进行更有效环境。Barzanjeh谁现在是卡尔加里大学助理教授的原型的性能：“我们的研究背后的主要信息是”量子雷达“或”量子微波照明“不仅可以理论上可能也是可能的。当在我们已经看到的相同条件下对经典的低功率探测器进行基准测试，在非常低的信号光子数中，该量子增强的检测可以优越。“

突出的里程碑推动了80岁的雷达技术

在整个历史中，基础科学一直是创新的关键驱动因素之一，范式转变和技术突破。虽然仍然是概念证明，但本集团的研究有效地证明了一种新的检测方法，在某些情况下，可能已经优于古典雷达。

“在整个历史中，我们在这里所证明的概念证明经常曾担任未来技术进步的着名里程碑。看到这项研究的未来影响将是有趣的，特别是对于短程微波传感器。“ Barzanjeh说。

最后提交人和小组领导人约翰内斯·福克斯（Johannes Fink）增加了“这个科学结果”只有通过汇编由量子力学如何有助于推动传感的基本限制的好奇心驱动的理论和实验物理学。但要在实际情况下表现出优势，我们还需要有经验的电气工程师的帮助，仍然仍有很大的工作要做，以便使我们的结果适用于现实世界的探测任务。“

参考：S. Barzanjeh，S.Pirandola，D.Vitali和J. M. Fink，2020年5月8日，S. Barzanjeh，S.Pirandola，D.Vitali和J. M. Fink，Might.250年8月8日，Schanthanjeh，S.Pirandola，D.Vitali和J. M. Fink。
10.1126 / sciadv.abb0451

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