学术：量子成像和量子雷达在遥感探测中的发展评述

以克服标准量子极限限定的相位测量极限，达到海森堡极限，这就是其重要的超灵敏性。

量子雷达的另一个显著优势是其固有的抗干扰性。这来源于光量子的一个奇异特性，即在测量光子的同时往往会改变其量子特性，通过对量子特性的检测可以发现是否受到干扰，这对雷达对抗日益严重的欺骗式干扰非常有效。

量子雷达未来的工作频段最可能处于微波频段（如X波段），从而继承了微波的许多优点，如微波光子能够穿透云层和雾气，具有全天时、全天候的工作能力，比光学传感器具有更好的穿透性，使导弹制导、海事监测、气象、地面警戒和机场交通导航等成为其潜在的应用领域。

3、量子成像的研究现状

1994年，巴西的Ribeiro等人通过参量下转换的动量纠缠光源，以符合计数的方式观测到第一例双光子干涉条纹，1995年美国马里兰大学史砚华小组也通过参量下转换获得的动量纠缠光源，观察到鬼干涉和衍射，这些工作揭开了量子成像研究的序幕。

2002 年，Rochester大学的Bennink等人巧妙利用一个随机旋转的反射镜反射激光，得到了和量子符合成像类似的结果，虽然没有解释经典光源实现鬼成像的原因，但这项工作却引起了人们的极大关注。

2004年Bennink等人又通过经典相关光重现了物体的衍射图，但在实验中对实验装置做了改变，如成像物体的位置、棱镜设备等，以确定量子纠缠是否是实现鬼成像和鬼干涉实验的必要条件。

上海光机所的程静、韩申生从理论上分析了利用高斯随机分布光源做关联成像，并提出X-Ray光源的实现方案。2004年底，类热光作为光源实现了关联成像的实验。吴令安等人完成了真正热光的符合成像实验。关于经典热光源和量子纠缠光源成像的讨论还在继续。最终会形成统一结论。由于热光场量子成像在现有技术条件下更容易转化为实际技术，因此更引人关注。

量子成像受到国际学术界的广泛重视，据不完全统计，目前世界上已有10 多个著名实验室在开展量子成像理论与技术的研究，欧盟从2001 年起就专门设立了包括12个子课题在内的欧盟量子成像研究计划(QUANTIM项目) ，并于近期又启动了后续研究计划。目的是研究量子纠缠光束的空间性质对光学成像和信息并行处理的影响，并探索利用量子成像技术突破当前成像品质极限的方法，以达到最终的量子极限。美国国家自然科学基金会、美国海军研究局、国家航空和宇宙航行局以及美国国防部的国防先进技术研究计划署等机构均给予量子成像研究大量的资助。2005年，美国国防部组织美国多所国际一流大学，启动了针对国防应用需求、包含量子成像系统及量子成像技术两个层次共8个子课题的量子成像大学联合研究计划（MURI 计划），美国波士顿大学还成立了专门的量子成像实验室。

在上述欧美各国的量子成像研究计划中，强度关联成像都是其中的重要研究方向。2005 年美国马里兰大学的史砚华小组提出了将强度关联成像技术应用于空间对地观测的设想，并获得了美国军方的大力支持。2009 年11 月美国国防部新闻网站又报道了美国陆军装备研究实验室（ARL）开展强度关联遥感成像研究的最新进展。此外，从美国麻省理工学院量子成像课题组的报告及其它相关课题组研究论文中披露的信息来看，除被动式强度关联遥感成像研究外，美国有可能也已经开展了（或即将开展）主动式光学强度关联遥感成像雷达及新概念微波强度关联凝视成像雷达的研究工作。

将量子成像应用于遥感探测领域，可以同时对目标进行探测和识别，并具有成像速度快，抗侦察、抗干扰、抗反辐射导弹能力强的优势，还可以对动、静目标成像，因此具有很好应用前景。

4、量子雷达的研究现状

量子雷达的概念是量子信息理论在遥感探测领域的具体应用，通过对量子不同物理特性的观测和测量，可以构成不同原理和形式的量子雷达。根据系统采用的量子效应的不同，可以把量子雷达分成三种基本类型，即发射非纠缠态光子的量子雷达、发射量子态光并与接收机中的光量子纠缠的量子雷达、发射经典态光但使用量子光探测提升性能的量子雷达。

在量子雷达领域出现的单光子量子雷达采用了非纠缠态光子，工作过程与传统雷达类似，由量子雷达发射机向目标发射单个光子，经过目标反射后被雷达接收机接收并进行测量。这种量子雷达的优点是，当发生的脉冲中包含的光子数目较少时，目标的雷达散射界面被放大，有利于探测小尺寸目标，而且信号几乎不受干扰，效率极高。基于光的纠缠态的量子雷达可以发挥量子雷达的最大优势，发射机向目标辐射纠缠光子对中的一个光子，另一个光子留在雷达系统中，辐射出去的光子经目标反射后被雷达接收机接收，测量光子