国光量子人员发现：量子纠缠有望破解雷达对抗世界难题

9月28日,北京中科国光量子科技有限公司、浙江大学湖州研究院赵义博等人联合浙江大学控制科学与工程学院、中国科学院空天信息创新研究院等单位在国际知名期刊《Scientific Reports》发表了一项重大应用创新成果——量子纠缠可用于雷达对抗,简称:量子对抗。

在传统雷达探测中,通常是发射一束信号,经物体反射后被雷达接收,通过发射和接收的时间差判定物体距离,利用多普勒效应或距离差判定物体速度,根据回波强弱判定物体大小。然而,在实际应用中,被探测物体可以进行雷达欺骗。例如,对信号进行延时处理,让雷达对距离产生错误判断;提前发射信号,误导雷达对距离的认知;或者放大信号,使雷达误认物体大小。在传统领域,应对这种雷达欺骗一直没有好办法。

如今,研究团队提出了全新的理论体系。团队利用量子纠缠效应对雷达发出信号进行编码,当收到回波信号后,通过查看与原来发射的雷达信号是否存在纠缠来判断信号是否被攻击或者篡改。如果纠缠效应还在,则信号可信;若纠缠效应消失,则需提防。

该方案经过严格的理论计算,切实证明了其可行性,并给出了判决依据。具体来说,我方制备一对纠缠光,将其中一束发送出去,另一束保留。发送出去的光被待测物体反射后被我方雷达接收,我方通过测量是否与保留的光继续纠缠,就能判断收到的信号是我方雷达信号还是敌方诱骗信号。

在实际使用中,雷达只需发送相干态即可,普通激光器发射的光就能满足纠缠条件。在接收端,只需识别噪声大小便可实现纠缠判据。

值得一提的是,就在近期,美国也在积极推进该方向的研究:https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.6.013179。目前看来,雷达欺骗似乎只有用量子纠缠才能更好地破解,这是量子纠缠发挥作用的重大应用方向。

研究团队在该理论工作基础上,还在积极推进工程系统实现,全面围绕基于量子纠缠的雷达对抗、雷达抗欺骗和抗干扰功能研究,从底层芯片和器件着手攻关,为量子对抗应用提供新途径。

国光量子人员这一发现,提出了针对雷达对抗和欺骗的可行性解决方案,为雷达技术未来发展注入新动能。

『论文通讯作者介绍』赵义博,北京中科国光量子科技有限公司董事长、浙江大学湖州研究院项目带头人、浙江大学控制学院兼聘教师、中国科学技术大学本硕博、正高级工程师。中国首批在量子通信产业化领域进行探索的科学家。曾在连续变量量子密钥分发协议、差分相位分发协议、BB84协议的安全性证明方面做出了系列工作,曾提出并实现了基于SMZI的高稳定相位调制量子密钥分发方案,非常适合工程化应用,曾实现了全球首个诱骗态量子抗欺骗雷达;曾开发出全国首个真空噪声量子随机数芯片、首个量子编解码与调制解调芯片。截至目前,其申请并获批专利数量近300项。