量子雷达的性能比传统雷达高出20%

“我们的雷达在一个微波谐振器和一个信号之间产生量子纠缠，这个信号发射到一个被大量微波噪声隐藏的目标，比如在大气中，”霍华德解释说。“如果目标确实存在，它将反射少量信号和大量噪声。然后，我们的设备将这部分有趣的信号与存储在谐振器中的场结合起来，根据目标是否存在，以某种方式产生或多或少的光子。最后，内置的微波光子计数器探测这些光子。”

量子雷达的工作方案。产生纠缠对信号/闲散。只有当目标在这里朝向接收器时信号才会被反射。很多背景噪音也会进入接收器。通过对模糊信号和空闲信号的联合测量，可以确定目标是否比具有相同数量的信号光子的任何经典状态更快地到达那里。来源:量子电路集团(ENS de Lyon)。

量子雷达的操作方案。

过去的研究表明，在信号功率和目标噪声相当的情况下，量子相关性可以使雷达探测速度提高四倍。在初步评估中，研究人员开发的微波量子雷达与传统雷达相比，雷达探测速度提高了20%。

霍华德说：“尽管操作条件很简单，但要让这个演示工作非常困难。我们研究了一个单一的未知数:目标的存在与否，我们在10 mK的温度下进行了整个实验，远离露天。在量子雷达的直接应用中，我发现最令人生畏的是，该方案需要比微波光子小得多的信号来观察量子优势，我们看到了多少初始信号必须与谐振器纯粹纠缠才能得到任何有用的东西。”

霍华德和他的同事们进行了一系列的测试，在这些测试中，他们测量了雷达在各种参数下的量子优势。这些测试表明，在他们的设备中，探针和闲散器之间的初始纠缠态的纯度可能是一个限制因素，在实际环境中实施他们的雷达时应该考虑到这一点。

霍华德说：“我发现最有趣的事实是，尽管环境如此嘈杂，以至于纠缠无法生存，但我们仍然可以获得量子优势。这是一个罕见的例子，可以利用超越经典的相关性来获得优势，而不会留下任何纠缠。”

这组研究人员最近的工作极大地促进了旨在提高量子雷达技术性能的持续努力。在未来，支撑其功能的方法可能会激发类似微波量子雷达的发展，从而实现更大的量子优势。

霍华德补充说：“我相信还有更多的应用正在等待被发现，这些非经典的，但没有纠缠的相关性发挥作用。我们现在想更好地了解如何利用量子资源进行微波传感，例如在电子自旋共振或轴子研究的背景下。”

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