什么是量子雷达，它声称如何工作？
量子雷达并非单一设备，而是一类利用光的量子特性（尤其是纠缠态）来探测目标的传感方案。其中研究最深入的方法称为量子照明（QI）：雷达发射器发出一个与接收端安全保存的“闲置”光子相纠缠的“探测”光子。即使探测光子经目标反射后混入大量噪声，接收端仍能利用其与闲置光子之间保留的量子关联性，从微弱信号中提取信息[1][3]。这种技术在经典雷达失效的高噪声环境中依然有效，因为量子关联性比经典关联性更能抵抗信号损耗[2]。
核心思想在于，纠缠带来的探测优势会随着噪声水平的升高而增强，这与经典系统恰恰相反。2022年的一项实验利用超导电路在微波频段验证了这一原理，在相同条件下实现了比最优经典雷达高出20%的探测性能[2]。然而，该实验是在精心控制的低温实验室环境中进行的，闲置光子被存储在谐振腔中以防止损耗——这些条件在可部署的现场系统中极难复现。
为何专家们对量子雷达的潜力存在如此尖锐的分歧？
核心争议在于量子雷达是否能在实际应用场景中超越经典雷达。支持者指出其理论上的量子优势及成功的实验室演示。2023年的一项综述认为，量子照明协议“突破了灵敏度和精度的既定边界”，且实验进展正在加速[3]。2024年一项针对飞翼式隐身战机的研究计算表明，在特定距离的大多数方向上，量子雷达的探测概率相较于传统雷达具有“明显优势”[4]。这些结果表明，量子雷达有朝一日或能探测到经典雷达无法发现的隐身目标。
然而，批评者指出，这些理论和实验室结果忽略了一个基本物理现实：雷达探测最终取决于击中目标并反射回来的能量。2024年一项由雷达专家进行的详细分析表明，所有拟议的量子雷达类型的探测性能"比更简单、更便宜的经典噪声雷达低数个数量级"[6]。他们还驳斥了所谓"量子雷达散射截面"能让隐身目标更易被发现的说法，解释称量子雷达散射截面在数学上与经典雷达散射截面完全相同[6]。这意味着量子雷达无法神奇地看穿隐身——它充其量只能以巨大的成本和复杂性，更高效地探测到同样微弱的回波。
量子雷达目前处于什么水平，其现实前景又如何？
如今，量子雷达仅存在于实验室原型和理论构想阶段。最先进的演示案例是2022年的一款微波量子雷达，它需要工作在接近绝对零度的超导电路，且相较于经典系统仅实现了20%的性能优势[2]。2024年的一篇综述指出，尽管有“大量投入”，但目前仍不存在“实际运行的原型或演示装置”[6]。另一篇2024年的综述总结道，尽管该领域正在发展，但主要制约因素是纠缠态的纯度——它在现实环境中会迅速衰减[2][8]。
在可预见的近期未来，量子雷达更可能应用于专业细分领域，而非通用雷达。2025年的一项概念验证展示了波长为9微米的混合激光雷达-雷达系统，采用量子级联激光器，实现了150厘米测距与15厘米分辨率——但这与军事或航空领域所需的千米级探测能力相去甚远[5]。研究人员正积极致力于在室温下维持纠缠态，并控制压缩参数以提升性能[7]，但这些仅是渐进式进展。在可预见的未来，量子雷达仍将是一项引人入胜的科学探索，而非实用的传感技术。
本文引用的文献
量子照明与量子雷达：简要概述
这篇2024年的综述对量子照明与量子雷达进行了均衡的概述，指出尽管理论和实验方面已取得进展，但实际应用仍面临挑战。
微波量子雷达中的量子优势
2022年的一项实验展示了一种微波量子雷达，在噪声环境下其性能比经典雷达高出20%，该雷达采用超导电路，并将闲频光存储于谐振器中。
量子雷达与量子激光雷达技术的进展
2023年的一篇综合性综述探讨了量子雷达与激光雷达，涵盖了量子照明协议、接收器设计以及微波与光学领域的实验演示。
基于飞翼式隐身飞行器的量子雷达探测概率研究
一项2022年关于飞翼式隐身战机的研究发现，在特定距离的大多数方向上，量子雷达的探测概率相较于传统雷达具有"明显优势"。
基于单极性量子光电器件的9微米波长混合激光雷达-雷达系统。
2025年的一项概念验证研究展示了一种波长为9微米的混合激光雷达-雷达系统，采用量子级联激光器，实现了150厘米的测距范围和15厘米的分辨率。
关于量子雷达的目标探测（预印本）
2024年的一项分析指出，所有已提出的量子雷达类型的探测性能均“比简单得多的经典噪声雷达低数个数量级”，并驳斥了所谓特殊量子雷达截面的观点。
量子雷达/量子照明的性能提升因素
这项2023年的研究探讨了量子双模压缩雷达与量子照明中的纠缠、压缩及熵现象，并提出了在室温下维持纠缠的策略。
量子雷达：理论、局限性与实际应用
2024年的一篇综述详细探讨了量子雷达技术，重点阐述了实际系统开发中的重大进展与现存挑战。