量子雷達的性能比傳統(tǒng)雷達高出20%
法國國家科學研究中心的一個研究小組最近開發(fā)了一種量子雷達,其性能可以大大優(yōu)于所有基于經(jīng)典方法的現(xiàn)有雷達。
“我們的雷達在一個微波諧振器和一個信號之間產(chǎn)生量子糾纏,這個信號發(fā)射到一個被大量微波噪聲隱藏的目標,比如在大氣中,”霍華德解釋說!叭绻繕舜_實存在,它將反射少量信號和大量噪聲。然后,我們的設備將這部分有趣的信號與存儲在諧振器中的場結合起來,根據(jù)目標是否存在,以某種方式產(chǎn)生或多或少的光子。最后,內(nèi)置的微波光子計數(shù)器探測這些光子! 量子雷達的工作方案。產(chǎn)生糾纏對信號/閑散。只有當目標在這里朝向接收器時信號才會被反射。很多背景噪音也會進入接收器。通過對模糊信號和空閑信號的聯(lián)合測量,可以確定目標是否比具有相同數(shù)量的信號光子的任何經(jīng)典狀態(tài)更快地到達那里。來源:量子電路集團(ENS de Lyon)。 量子雷達的操作方案。 過去的研究表明,在信號功率和目標噪聲相當?shù)那闆r下,量子相關性可以使雷達探測速度提高四倍。在初步評估中,研究人員開發(fā)的微波量子雷達與傳統(tǒng)雷達相比,雷達探測速度提高了20%。 霍華德說:“盡管操作條件很簡單,但要讓這個演示工作非常困難。我們研究了一個單一的未知數(shù):目標的存在與否,我們在10 mK的溫度下進行了整個實驗,遠離露天。在量子雷達的直接應用中,我發(fā)現(xiàn)最令人生畏的是,該方案需要比微波光子小得多的信號來觀察量子優(yōu)勢,我們看到了多少初始信號必須與諧振器純粹糾纏才能得到任何有用的東西! 霍華德和他的同事們進行了一系列的測試,在這些測試中,他們測量了雷達在各種參數(shù)下的量子優(yōu)勢。這些測試表明,在他們的設備中,探針和閑散器之間的初始糾纏態(tài)的純度可能是一個限制因素,在實際環(huán)境中實施他們的雷達時應該考慮到這一點。 霍華德說:“我發(fā)現(xiàn)最有趣的事實是,盡管環(huán)境如此嘈雜,以至于糾纏無法生存,但我們?nèi)匀豢梢垣@得量子優(yōu)勢。這是一個罕見的例子,可以利用超越經(jīng)典的相關性來獲得優(yōu)勢,而不會留下任何糾纏! 這組研究人員最近的工作極大地促進了旨在提高量子雷達技術性能的持續(xù)努力。在未來,支撐其功能的方法可能會激發(fā)類似微波量子雷達的發(fā)展,從而實現(xiàn)更大的量子優(yōu)勢。 霍華德補充說:“我相信還有更多的應用正在等待被發(fā)現(xiàn),這些非經(jīng)典的,但沒有糾纏的相關性發(fā)揮作用。我們現(xiàn)在想更好地了解如何利用量子資源進行微波傳感,例如在電子自旋共振或軸子研究的背景下! 相關鏈接:https://phys.org/news/2023-07-quantum-radar-outperforms-classical.html |
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