[发明专利]基于压缩光的量子雷达以及雷达探测方法

说明书

本发明公开了一种基于压缩光的量子雷达以及雷达探测方法，量子雷达包括探测信号发生装置及回波信号处理装置，所述探测信号发生装置生成信号脉冲，对信号脉冲进行压缩得到压缩真空态光脉冲，再对压缩真空态光脉冲编码后向被探测物发送；所述回波信号处理装置接收来自被探测物反射的回波信号并进行成像。本发明可以解决雷达在探测时雷达脉冲被目标，或第三方截获并相应发送错误信号干扰探测的问题。

技术领域

本发明属于量子探测及量子信息领域，尤其涉及一种基于压缩光的量子雷达以及雷达探测方法。

背景技术

雷达作为一种重要的防御型武器，在第二次世界大战中逐步发展起来。伴随着雷达的发展，相应的雷达对抗技术也在不断地推进。在新一代战机的研制中，隐身性成为一个非常重要的指标。同时随着欺骗干扰、压制干扰等雷达对抗技术的日益成熟，雷达在战场上的工作环境变得非常恶劣。在如今日益信息化的战场对抗中，雷达对抗是电子战的重中之重，大力发展雷达抗干扰、反隐身等技术是当前雷达发展的重要方向。

经典雷达基于经典的电磁波理论，而经典电磁波理论自麦克斯韦建立起来已有百年历史。现当代随着量子力学的发展，人们对微观世界的认识被完全颠覆。量子力学的开端源于对黑体辐射的研究，即对电磁波的研究。理论的发展必然会推动技术的变革，新的理论必将会为雷达的发展带来革命性的影响。

基于最新的量子信息理论，一种崭新的量子雷达正在全世界范围内受到广泛的关注和研究。量子雷达的前景是非常诱人的，其拥有更好的抗干扰的效果，有更精准的测量能力。因此现有的隐身技术和诱骗技术对于量子雷达将完全没有作用。

关于量子雷达，最早的理论方案和实验验证由Mehul Malik等人于2012年提出和完成，并以Quantum-secured imaging为题发表在Applied Physics Letters杂志上。该方案的具体步骤如下(结合图1)：

1、氦氖激光器(图中的激光光源)发出的激光先经过声光调制器(AOM)的调制从而形成一系列平均光子数远小于1的弱脉冲。

2、脉冲经过一个放置在电动旋转平台上的半波片(HWPa)，从而将脉冲的偏振随机极化到以下四种情况：水平偏振(H)，垂直偏振(V)，对角偏振(D)和反对角偏振(A)。此即量子密钥分发中的编码。

3、将编码完成的光脉冲对准目标物体发射。

4、利用干涉滤光片(IF)将反射光脉冲中源于环境的背景噪声干扰滤掉。

5、利用半波片(HWPb)和偏振分束器(PBS)构成一个偏振测量装置对收到的光脉冲进行测量。当半波片和垂直偏振方向平行时，测量光脉冲处于水平偏振态还是垂直偏振态。而当半波片和垂直偏振方向成22.5°夹角时，测量光脉冲处于对角还是反对角偏振态。

6、在偏振分束器的两侧放置两个镜头(图中的成像透镜)，分别用于不同偏振光脉冲的成像。最后利用电子倍增CCD(EMCCD)成像。

该量子雷达系统的方案脱胎于量子密钥分发中的BB84协议。当反射光子的偏振和入射时相比出现超过25％的错误率的时候，即可判定目标在干扰探测，此时对应探测光被完全截获并且返回的信号全部为干扰信号。在上述技术文章中，研究者本身并未直接提出该方案为量子雷达，同时在验证实验中采用的目标物体是镜子。

从以上面背景技术可以看出现有的技术方案运用的是弱脉冲光源(平均光子数为1)，偏振编码且编码通过电动装置进行，需要非常精细的成像装置。这就使得现有技术方案在以下方面存在问题：