語境思維2017-07-05 10:10:50

本題太專業，但是我喜歡，事關國重器，豈能不動心。

2012年，美國羅切斯特大學光學研究所的研究團隊成功研發出一種抗干擾的量子雷達，這種雷達利用光子的量子特性來對目標進行成像，由於任何物體在接收到光子訊號之後都會改變其量子特性，所以這種雷達能輕易探測到隱形飛機，而且幾乎是不可被幹擾的。該技術的原理與量子金鑰分配加密技術比較類似，在竊聽者試圖改變數子特性時就會暴露自己的位置。 2016年8月，中國電科首部基於單光子檢測的量子雷達系統在14所研製成功，達到國際先進水平。

章彥博2017-07-04 22:21:52

要理解量子雷達，首先就要理解「相干」這個概念。解釋這個概念，最簡單的模型，就是雙縫干涉模型：

在a處發出的光，在通過後面的bc雙縫之後，在F屏上呈現出條紋狀結構。這個過程，需要用波粒二象性來解釋，即光在這裡主要展現出其波的特性，而波之間就會因為有相位差而產生干涉，從而使得部分地方強，而部分地方弱。

但並不是所有的光都可以干涉的，這是因為光還具有粒子性——它是一個波包，非單色光的結構是一個波包，意味著它在空間中是相對局域的，就如下圖所示：

那麼，如果兩個光子，或者同一個光子之間的相位差過大，則兩個波包的重疊部分就會很少，就如下圖所示：

而在自然界中，普通光的初相位都是隨機的，波包很難重疊，而且光的純度很低，那麼每個光子的波包大小也相對更小。所以很難展現出波動性。

而使用量子干涉的特性來探測物體，則也是利用這個類似於「敵我識別」的特徵。只有特定相位的光子可以與自身/相似相位的光子發生干涉，進而可以極大地提高信噪比。我們知道，即便是隱身戰機，也是有一點點反射的，但其反射極弱，從而會與自然界的噪聲融合在一起。然而利用干涉的效應，可以自動忽略真正的噪聲，而只關注反射回來的光子。

但這裡會有很多難以解決的問題，比如說，可見光的波長在百奈米尺度，然而戰機反射一個來回的距離就要有上百千米的光程，如何能夠保證反射回的光子能與原本相干的光子發生干涉呢？這裡我做出幾個揣測：一個，就是使用紅外光，其波長相對較長，但長波長的光子粒子性較弱，光路相對難設計。另一個就是使用高純度鐳射。因為光子的波包其實就相當於其頻譜的傅立葉展開，頻譜越純，相應的波包就越寬；還有一個可能就是要有一個動態補償光路，但如何在一個有限體積下，做出能夠補償百公里量級的光程，同時誤差還要小於一微米，這是一個非常難的問題。

體育新論點2017-07-03 09:25:53

扔下一句話，量子雷達能實用，20年後吧