量子雷达，“看”到一切

　　雷达的升级需求

　　在加密通信、半导体等领域，“量子”之神奇已经被我们无数次提及，而当它应用于雷达追踪时，效果又如何？

　　先说对“量子雷达”的需求是如何产生的。上世纪八九十年代，军事领域震慑力堪比原子弹的“隐形战机”问世：它能够躲避普通雷达的追踪，当被发现时，它早已飞至低空，投弹准确率因此大幅提升。拥有隐形战机，就意味着“敌在暗、我在明”，当代战争中几乎立于不败之地。既然“矛”已经升级，“盾”的提升也迫在眉睫。

　　具体来看，之所以隐形战机能躲避军事系统的雷达侦测，是因为身上被涂了一层特殊的涂料。传统的雷达会发射出电磁波，当这些电磁波遇到物体（如飞机、船只、汽车、各类天气系统等）时，它们会被反射回来，形成回波，这个过程又称为散射。由于物体的大小、形状、材料以及表面特性等因素都会影响散射波的特性，所以根据回波的不同，就能从中分析目标的位置、速度、方向和距离等信息。

　　而隐形战机的涂料就叫雷达吸波材料(radarabsorbingmaterial, RAM)。顾名思义，RAM 就是通过吸收入射雷达波的能量，将其转化为热能或其他形式的能量，从而减少被反射回雷达系统的雷达波能量——根据不同的雷达波还有不同的材料应对。

　　此外，隐形战机的设计也进一步降低了信号反射面积，再加上本来就抑制了航空器所发出的电子信号、热能和噪声，才能达到在雷达侦测中的隐形效果。总的来说，各种各样的设计都是为了让传统雷达无法接收到回波，因此无法侦测到隐形战机的存在。

　　量子纠缠撕开隐形衣

　　而量子雷达就是专治军事领域各种隐形物件。

　　量子雷达的发展其实是基于量子力学中纠缠(entanglement) 的特性，这也是量子力学的核心概念。它想描述的是，两个或多个粒子（如光子、电子）之间有一种特殊连接，哪怕相隔甚远，一个粒子的状态也会即时影响到另一个粒子的状态，爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。

　　简单理解，你有一副手套分装在两个盒子里，当能确定其中一个是左手套还是右手套时，哪怕另一个盒子放在数光年之外，都能同样得到确定性的信息。

　　这种量子纠缠的特性在雷达技术上，尤其是在精确度和探测距离方面，那可是大有用武之地。还要记住一点，粒子的量子状态非常容易被改变，一点点干扰就会有变化。因此，量子雷达可以发射一个纠缠光子对中的一个用于照射目标，另一个光子留在雷达系统中作为参考；当照射目标的光子反射回来时，将它与参考光子进行量子状态的比较，任何微小的差异都将被放大，即时是非常微弱的信号也能被探测到。

　　换句话说，传统雷达就像投球，撞到东西一定会反弹；隐形战机就像一个优秀捕手，所有球都会被抓住，自己留着。而量子雷达就像渔夫放出的钓饵，离得再远都有钓鱼线互相牵连，一旦有鱼上钩就会被渔夫感受到，况且真正的量子雷达靠的还不是真实的某种介质来传递震动。只要隐形战机碰到量子雷达发射出的光子，那么这颗光子的状态必然会改变，此时另一头相互纠缠的光子也就会同步产生变化。

　　难点在于，我们要有足够多的纠缠光子对，还要避免其他信号的干扰。都知道量子现象特别“敏感”，非常容易受到周围环境的影响，如何不被隐形战机以外的物质所产生的信号干扰，或者如何从大量的信号中准确地抓取出目标信号，都有待更加精密的控制和滤波技术诞生。

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