学术：量子成像和量子雷达在遥感探测中的发展评述

大降低系统复杂度，提高目标图像的获取速度，其原理演示已经完成，但是还缺乏一个可以将其与MIMO雷达和稀疏阵列天线理论统一起来的完整的理论体系。

3）量子成像中时域-空域探测模式的自由转换和实现方法。传统的强度关联成像的一个缺点是只能通过时域的多次测量来获取目标图像，在遥感应用中更适合于凝视成像。该技术在更多遥感场合中的应用很大程度上依赖于其时域-空域探测模式的自由转换程度，即可以单点探测/多次采样成像，也可以多点探测/一次采样成像。

4）强干扰环境下量子成像的高效数据图像复原算法、欠采样和临界采样时的图像复原以及探测模式的最优化问题。

5）可直接进行目标识别的量子成像方案。因为利用目标稀疏先验的量子成像可以直接探测压缩后的目标图像，因此可以将其与目标特征识别结合起来，在目标探测阶段直接进行目标特征识别。

6）量子成像探测灵敏度的量子极限。在压缩感知中可以直接探测压缩后的图像数据，因此（特别对遥感应用而言）其探测灵敏度的量子极限就是一个需要重新研究的新课题。

6、量子雷达的关键技术

1）量子信息调制

量子信息调制包括量子信道编码、量子信息调制和量子信号发射。其中，量子信息编码又包括电子自旋态辨识和量子信息编码，电子自旋态辨识就是要通过一定的方法产生100%单一极化的自旋状态，目前的方法还不能满足这一要求；量子信息编码的目的是通过量子编码纠正或防止量子信息论中普遍存在的消相干引起的量子错误。量子信息调制就是将电子的自旋与激发出的电磁波特性进行关联（如电磁波的频率和极化形式），实现电子自旋态在电磁波上的调制。由于在解调量子信息时要测量微观粒子的状态，这会引起量子状态的变化，从而模糊原有的调制信息，因此在调制量子信息时必须考虑如何消除量子态的变化引起的调制信息丢失，这也是量子信息调制要解决的关键问题之一。

2）量子信息解调

量子信息解调包括量子信息解调和量子信息解码，其中量子信息解调就是从发射的光子（电磁波）中辨识出电子的自旋态。目前主要是通过光学方法或电学方法来探测自旋极化，其中光学方法包括光致/电致发光、Hanle效应、时间分辨的Faraday旋转和Kerr效应，电学方法是利用铁磁材料和半导体界面的自旋以来的输运性质，比如测量通过不同磁化方向的铁磁电极的电阻差来给出自旋极化度。量子信息解码主要是纠正微观粒子状态变化引起的编码错误。所以，电子自旋态辨识和编码纠错是量子信息解调要解决的关键问题。

3）量子信息处理

量子雷达通过调制、传输、解调所传递的目标信息，最终要通过量子信息处理器提取出来。由于信息载体和传递的信息量均不同于传统雷达，因此在处理内容、处理方法和处理速度上也不同于传统信号处理器，主要取决于量子计算和量子计算机技术的发展。当前的量子信息处理是通过构造量子算法和量子神经网络来获得一定的应用，远不能满足量子雷达的要求。因此，构建新的量子信息处理方法和体系结构是实现量子雷达的一个关键问题。

无论量子雷达的系统结构如何变化，其工作过程都包括量子信息的调制、解调和传输过程，与这些过程有关的量子态特殊性都需要研究，如量子的纠缠特性、相干性、量子微弱能量的接收与处理等。

7、结语

量子信息技术是当前科学攻关的主要领域之一，美国、日本、欧洲等国家很早就意识到它的军事和民用价值，不断加大投入，促进理论研究成果向实用技术转化。近几年来，有关量子计算、量子通信、量子雷达等方面的研究论文突然增多，昭示着该领域研究热潮的到来。未来量子信息技术的主要应用领域将瞄准安全信息传输、高速信息处理、武器控制、网络攻击、目标探测以及更深入的思维模拟与攻击等方面。