據(jù)報(bào)道,中國的研究人員進(jìn)行了一次試驗(yàn),可能擴(kuò)大量子雷達(dá)對(duì)隱形飛機(jī)的探測距離。在《物理學(xué)評(píng)論通訊》本月初發(fā)表的一篇論文中,來自安徽省合肥市中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)描述了他們的試驗(yàn),試驗(yàn)首次表明,弱值測量法——一種新興的量子測量技術(shù)——可以探測到此前無法探測到的信號(hào)。
報(bào)道稱,這項(xiàng)技術(shù)利用非?!拜p柔”的方法反復(fù)測量次原子微粒的量子態(tài),對(duì)于極弱信號(hào)的探測,比如隱形飛機(jī)的雷達(dá)特征,可能格外有效。
江蘇省南京大學(xué)一位沒有參與這項(xiàng)研究的量子學(xué)家提醒說,這是“實(shí)驗(yàn)室成果,還不成熟,現(xiàn)在還不能立即投入實(shí)地使用”,不過這位量子學(xué)家又說,這項(xiàng)研究有可能“擴(kuò)大量子雷達(dá)的探測距離”。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子學(xué)家已經(jīng)制造出世界上首個(gè)量子衛(wèi)星,今年8月份發(fā)射成功,還打造出世界上距離最長的地面量子通信網(wǎng)絡(luò)。
報(bào)道稱,根據(jù)中國電子科技集團(tuán)公司的資料,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員還參與開發(fā)了中國首部量子雷達(dá)系統(tǒng)。今年早些時(shí)候,中國電子科技集團(tuán)公司宣布,中國量子雷達(dá)技術(shù)的有效探測距離達(dá)到100公里,是境外量子雷達(dá)原型探測距離的5倍。
中國認(rèn)為,美國及其盟友的隱形飛機(jī)對(duì)中國的地區(qū)利益構(gòu)成重大威脅。日本上個(gè)月接收了首架F-35隱形戰(zhàn)斗機(jī),今后,中國很可能被更多的隱形戰(zhàn)斗機(jī)與轟炸機(jī)包圍。
報(bào)道稱,量子雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生成對(duì)的、處于糾纏狀態(tài)的光粒子,即光子。光子對(duì)中的一個(gè)光子被發(fā)射出去,另一個(gè)則留在雷達(dá)站。鎖定目標(biāo)位置后,一些光子就會(huì)反射回來,通過與雷達(dá)站內(nèi)保留的糾纏光子進(jìn)行匹配,就能確認(rèn)是光子的“身份”。通過測量反射的光子,研究人員可以計(jì)算出目標(biāo)的物理屬性,比如大小、形狀、速度和攻擊角度等。但是,量子雷達(dá)有一個(gè)主要難題是反射的光子數(shù)量較少,并且與目標(biāo)的距離越大,反射的光子數(shù)量越小。理論上的極限距離稱作散粒噪聲極限,如果超過這個(gè)距離,即便在最優(yōu)質(zhì)的觀測條件下也無法探測到目標(biāo)。
報(bào)道稱,除了散粒噪聲極限的問題,光子攜帶的信息也可能被光子之間產(chǎn)生的亞原子噪聲掩蓋,探測裝置無法進(jìn)行可靠的測量,原因是光子像隨機(jī)發(fā)射的彈丸一樣撞擊探測裝置,所謂散粒正是由此得名。由郭光燦教授和李傳鋒教授率領(lǐng)的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)宣布,他們使用高精密的量子弱測量技術(shù)突破了散粒噪聲極限,即便在光子數(shù)量非常少的情況下也能實(shí)現(xiàn)精確探測。
報(bào)道稱,該技術(shù)源于量子物理學(xué)中的一個(gè)悖論。在亞原子世界中,測量意味著破壞。對(duì)亞原子顆粒進(jìn)行測量會(huì)不可避免地破壞它的初始量子態(tài)。但在上世紀(jì)80年代,科學(xué)家終于找到解決辦法。采用弱測量方法不會(huì)造成量子態(tài)的坍縮。雖然每一次弱測量只能取得少量的信息,但是對(duì)同一些粒子進(jìn)行反復(fù)測量,就能夠得到關(guān)于屬性的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)量,即正確的猜測值。但是,早期的弱測量方案效率很低。只能測量探測距離內(nèi)很少比例的光子,其余的光子都被廢棄了。
報(bào)道稱,近些年,科學(xué)家研究出一種名為能量循環(huán)測量的新方法,將光子放在一種特制的裝置中進(jìn)行循環(huán),從而減少廢棄的光子數(shù)量。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了激光束偏折測量試驗(yàn),證明這種方法可以突破散粒噪聲極限。他們說,不僅探測到信號(hào)強(qiáng)度不到散粒噪聲極限一半的信號(hào),并且將精確度提高到了1.5倍。
南京大學(xué)的那位教授說,這一技術(shù)“肯定”可以用于量子雷達(dá)。報(bào)道稱,不過,清華大學(xué)一位量子學(xué)家對(duì)這一技術(shù)短期內(nèi)投入實(shí)用表示懷疑。這位要求匿名的量子學(xué)家說:“到目前為止,我還沒有聽說弱測量學(xué)有任何實(shí)際應(yīng)用。弱測量仍然是測量,會(huì)不可避免地改變測量對(duì)象的狀態(tài),因而限制了這門技術(shù)的應(yīng)用前景?!保▉碓矗夯ヂ?lián)網(wǎng))