量子研究人员显示出雷达技术的巨大潜力

量子研究人员显示出雷达技术的巨大潜力

量子计算研究所(IQC)的研究人员首次演示了量子增强噪声雷达,为雷达技术的发展打开了大门。

研究人员展示了量子过程如何以10倍的速度超过传统的雷达版本,从而能够探测到更快、更小或更远的物体,同时使雷达对目标的探测能力降低。

滑铁卢大学电子与计算机工程系教授、iqc工程量子系统实验室首席研究员克里斯托弗·威尔逊说:“我们正在将量子计算技术应用于即时的实际情况。”“我们的研究结果表明,利用量子光照明,雷达作为一种重要的现实应用,有了很大的改进。”

产生纠缠微波信号的装置的显微照片。左图:证明它们被缠结的信号之间的测量相关性。右插图:雷达协议卡通。

在实验室里,威尔逊的团队进行了一项实验,直接比较量子协议和经典协议的性能。研究人员利用他们设计的一种装置产生了纠缠光子,这种装置可以在接近5GHz的频率下产生微波光的多光子纠缠,其频率范围与手机和Wi-Fi连接使用的无线通信相同。

接下来,他们创造了一个经典的光子源,在表面复制了量子装置产生的信号,但没有纠缠。当每个源的光子通过检测方案发送时,在量子协议和经典协议之间的头对头比较中,研究人员发现量子源比经典源强10倍。

他们发现,只有当信号水平接近单光子水平时,性能才会得到改善,而单光子水平比典型的雷达系统要弱得多。尽管有明确的技术途径来提高信号功率,威尔逊指出,“当你的信号功率固有地很小时,就会有一种增强,因此这在用户不希望受试者知道他们被跟踪的情况下有潜在的应用。”

这项实验标志着一个里程碑,它是微波场量子照明的首次演示。威尔逊说:“这是令人兴奋的,因为它与大多数雷达系统的工作频率相同,这意味着当前的雷达技术可能会有更直接、更实际的应用。”

3月18日,量子增强噪声雷达与舍布鲁克大学和加拿大国防研究与发展局(DRDC)合作,作为《应用物理学快报》的封面文章出现。这项研究部分归功于加拿大第一优秀研究基金(CFREF)。

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