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加拿大研制量子雷达让隐身飞机无所遁形

导读: 加拿大政府投入了270万美元(折合193万欧元)用于研制量子雷达,将极大地提高对隐形飞机的探测水平。

据麦姆斯咨询报道,加拿大政府投入了270万美元(折合193万欧元)用于研制量子雷达,将极大地提高对隐形飞机的探测水平。

这项技术正在由加拿大滑铁卢大学开发,以取代现有的北极圈(Arctic)雷达站。

理论上,量子雷达可以比传统雷达更精确地探测物体。它利用量子照明原理——分离纠缠光子对的过程。到目前为止,该技术仅在实验室进行了测试。

加拿大和美国联合在北极区维护了54个北美预警系统(NWS)雷达站,作为北美国家防空预警的第一道防线。这些雷达站正接近使用寿命周期的终点,可能需要在2025年初被更换。

其他一些国家也对量子雷达的开发感兴趣,包括中国和俄罗斯。

在去年11月,中国科学院在上海宣布其科学家正在研发一种新型的侦察卫星,能够让隐形飞机“原形毕露”。

加拿大研制量子雷达让隐身飞机无所遁形

量子照明的工作原理是什么?

量子照明的原理是利用量子纠缠的现象,即被关联的一对光子即使光子被分离到数百英里的距离外,在一个光子上的作用也会继续影响另一个光子的状态。

真正的量子纠缠是很难维持很长一段时间的,计算机科学家和量子物理学家一直在研究这个问题,以打造量子计算机和利用量子进行加密工作。

然而,即使这对光子断开——称为“退相干”的过程,它们仍然保持着相关性,这意味着它们可以被用来探测隐形飞机。

探测隐形飞机

想象一下,你发射光子,希望它们能击中某物并反弹回来。如果它们反弹回来,它会告诉你有什么东西存在。这就是传统雷达使用微波信号工作的原理。

隐形战斗机和轰炸机通常被设计成多角外型,因此当微波光子向飞行器的机身反弹时,光子并不是直接反弹回发送器,而是在不同的方向上回弹。

这意味只有很少的光子返回到探测器,这使得隐形飞机等在传统雷达探测器上似乎“看不见”。

用了量子雷达,你就有一对纠缠的光子。其中一个光子被发射出去,并从“隐形”的物体表面反弹出去,因为它处于纠缠态,所以探测器可以跟踪它去到哪里,且继续发射更多的光子,直到建立起那个空中“隐形”物体的图像——这个过程有点像海战棋(Battleship)游戏的量子版。

根据萨里大学量子计算专家Alan Woodward教授的说法,当一个纠缠光子被发射出去时,具有更高确定性的是被探测到的光子正是你发射的那个光子,而不是恰好出现在飞机周围的其他光子。

他在接受英国广播公司(BBC)采访时说:“理论上,纠缠光子应该是对传统雷达的一个重大改进。但我们还处于一个非常早期的阶段,这项投资的目的是看我们能否真正将理论转化为实践。”

Roger McDermott是伦敦大学国王学院战争研究系的高级研究员,他说目前还没有已知的能够让隐形飞机现形的电子战技术。

他说,量子雷达可能会成为一种可行的电子战形式,但到目前为止,在任何国家“几乎没有证据表明它已经能够走出实验室”。“它需要进一步的研究和开发,以及实地测试,才能达到实用采购需求,”他又补充道。

Woodward教授说,除了提高北美地区的雷达防御能力外,加拿大一直长期支持量子技术的发展,并希望成为这个领域内世界上最顶尖的国家之一。

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