2018年11月舉辦的第12屆珠海航展上，中國電科集團公開展示了兩種新體制雷達，它們分別是量子雷達和微波光子雷達。今天筆者就結合此次航展展臺上了解到的信息給大家說說這個神秘的量子雷達。
本屆航展中展示的中電科14所量子雷達
在公開的《量子雷達研究新進展》一篇論文中對目前的量子雷達分為三類。第一類屬於幹涉式量子雷達，特點是只在發射機採用非經典源（電磁波）探測目標，接收機採用幹涉式測量；第二類屬於接收端量子增強雷達，一般來說，遙感系統可以同時在橫向和縱向上獲得目標的空間信息，因此，具有高解析度的空間信息對目標分類、圖像處理和目標跟蹤是必不可少的。在晴朗的天空下，由於雷射波長比微波更短，雷射雷達系統在1-100km範圍內的地面應用具有更高的空間分辨能力。為了進一步提高雷射雷達的空間解析度，人們引入了非經典態，雖然光的量子特性在有損耗的環境中會被破壞，但是將非經典效應用於光學接收機仍舊會獲得比普通接收系統更好的性能。為了避免發射的量子態信號與目標相互作用而產生消相干作用，因此，量子增強雷達採用與普通雷射雷達完全相同的發射端，而在接收端使用了量子增強技術，故該方案可通過改裝雷射雷達來實現。只在接收機採用量子增強技術，發射機還是採用經典源（電磁波）照射目標，接收機側採用量子增強技術減少背景噪音。
傳統的雷射雷達探測原理
第三類就是量子照明雷達，發射機和接收機都採用量子技術，該系統的裝置與單光子雷達和糾纏光子雷達相似，它是將一對糾纏光子對作為量子糾纏光源，其中一個糾纏光子向目標發射出去，剩下一個光子留在雷達接收機中。兩個光子的這種關聯性很高，即使在高損耗及強雜波的環境下，依舊能有效探測目標。量子照明雷達的探測方案與幹涉式量子雷達有所不同，量子照明雷達不需要測量相位，只需要一個光子計數器即可。量子照明雷達提供了利用糾纏態的目標探測方法，其特性比經典照明目標探測更有意義。
傳統雷達難以應付的低可探測性設計航空器和會飛的蛋白質幾乎不會影響量子雷達的成像
那中電科14所的這部量子雷達到底算是哪一種呢？
在近兩年的多個媒體的新聞報導裡，中電科的這款量子雷達就已經忽隱忽現的多次出現在公眾眼裡。在這些文章裡我們其實已經可以收集到一定的信息，初步揭開中電科14所研製的量子雷達的面紗。
在中電科2016年8月份一篇《創新| 14所：中國電科首部單光子量子雷達系統研製成功》一文中提到，14所已經完成了「量子探測機理，目標散射特徵性研究以及量子探測原理的實驗驗證，並且在外場完成了真實大氣環境下的目標探測試」驗。同時在文章中提到「以量子態作為接受對象的優越性」。由此基本可以初步判斷出14所研製的量子雷達屬於較為先進的量子照射機理的量子雷達。
《創新| 14所：中國電科首部單光子量子雷達系統研製成功》
同樣的，在中電科2017年6月份一篇《砥礪奮進的五年| 14所量子雷達團隊：自主創新引領雷達探測領域跨入精微的量子世界》的新聞報導裡，提到「這款量子雷達的探測方式屬於近紅外波段的光量子探測」，量子雷達的發射機也採用的是近紅外波段的雷射雷達，文章中提到驗收過程中分別完成了20公裡，50公裡，最後突破百公裡級別的目標探測和識別。文中又提到在2015年的野外測試驗收時，「雷達樣機的驗收只能在夜間進行」。這說明白天的自然光的背景噪聲會影響樣機的目標信號的剝離和識別。同時經過研發團隊一年的努力，「採用雜散抑制技術的量子雷達成功在白天完成對目標，尤其是運動目標的跟蹤，並在青島完成了日間海面環境下的遠距離探測實驗」。
《砥礪奮進的五年| 14所量子雷達團隊：自主創新引領雷達探測領域跨入精微的量子世界》
在中電科2017年3月份一篇《最前沿| 量子探測技術發展》的新聞報導裡，介紹了目前中電科14所在量子雷達領域所開展的工作。在演進圖裡很清楚的看到「2015年14所已經完成了基於單光子的雷射雷達實驗系統，同時完成了XXXXX級大目標探測性能的對比試驗」。這個對比試驗就是前文中提到的在西北某地完成的量子雷達樣機的驗收試驗。文中模糊掉的文字大概就應該是青海百公裡級大目標探測性能對比試驗。
《最前沿| 量子探測技術發展》
同樣在該文中，14所在介紹目前該所在量子雷達領域的研究方向和成功的同時，毫不掩飾的展示了量子雷達樣機的外形和實驗數據。除了我們可以清晰的看到開款量子雷達樣機的外形的同時，我們在實驗數據中清楚的看到「132km」目標探測實驗結果。同時在實驗結果的數據圖表中可以看到縱坐標採用的是幀數，橫坐標單位是距離。也就是說每一幀的測試數據都會記錄檢測到的目標，通過疊加這些幀數據可以得到某個距離上的目標。這從側面上可以看出14所的量子雷達屬於單光子計數雷達。當然不排除這只是實驗用的檢測手段。另外文中提到「與常規APD探測相比，SSPD探測技術的威力平均提高一倍，是解決當前遠程預警探測任務中光電探測系統威力瓶頸問題的有效手段」。這裡APD探測指的是光電探測，SSPD探測指的是單光子探測。所以我們對中電科14所的量子雷達有了進一步的認識，她是基於單光子檢測的雷射雷達，研製它所針對的是解決傳統光電探測系統無法遠距離探測的問題。所以說14所的量子雷達是用來替代傳統光電探測系統，配合經典雷達系統完成遠距離目標探測任務的。
《最前沿| 量子探測技術發展》
這個「132km」級別的目標探測的實驗也在另外一篇中電科14所的文章《新時代的奮鬥者丨量子雷達的追夢者——記14所七好黨員夏凌昊》中得到了驗證。
《新時代的奮鬥者丨量子雷達的追夢者——記14所七好黨員夏凌昊》
同時，在此次展覽期間我們帶著一些疑問也採訪了展臺的工作人員。我們首先提出該量子雷達是否使用了量子糾纏理論，工作人員明確回答沒有。其次我們問到了這款雷達是否屬於量子增強型雷射雷達，工作人員回答是的，屬於雷射雷達的範疇。我們詢問這個類似望遠鏡的裝置具體作用，工作人員回答一個是發射機一個是接收機。我們詢問那個圓柱體的物體是什麼作用，工作人員回答是後端數據處理裝置。
類似望遠鏡的發射機和接收機
根據以上的信息我們基本可以概括出中電科14所的量子雷達的輪廓，它是一部基於單光子檢測的，工作在近紅外光譜的量子增強技術的雷射雷達。屬於第二類量子增強型雷達和第三類量子照明雷達之間的產品。它的作用是解決傳統光電探測系統由於受到目標的距離、背景噪聲以及熱輻射對傳統直接探測方法靈敏度的影響較大，基於光的波粒二相性，為了提高探測介質的粒子特性而使用近紅外頻段的雷射雷達，在接收端使用光子計數器，並使用了量子增強技術。比較遺憾的是，由於未使用量子糾纏的技術，所以尚未達到真正的第三種量子照明雷達的階段。
圓柱體的後端數據處理裝置
不過但就該量子雷達的在同等設備體積和功耗下，目前已經實現了132公裡級別的動目標探測和識別能力，就已經遠超傳統光電探測設備的能力，彌補了由於傳統光電探測系統與經典源雷達系統一起工作時的探測距離不足的短板。