陶志炜 任益充 艾则孜姑丽·阿不都克热木刘世韦 饶瑞中

1) (中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 合肥 230026)

2) (中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 大气光学重点实验室, 合肥 230031)

量子照明雷达旨在利用量子光场探测热噪声环境下低反射率目标是否存在.发射光源的纠缠特性使其较经典雷达具有独到的探测优势.纠缠相干态(entangled coherent state, ECS)作为一类在噪声环境下纠缠鲁棒性较强的量子态, 近年来在量子科学的多个领域得到广泛的应用.本文研究了基于三类不同ECS态的量子照明雷达的目标探测性能, 并以双模压缩态(two-mode squeezed vacuum state, TMSV)和相干态作为基准对比和分析了三类ECS态纠缠度大小与其探测性能之间的关系.研究发现: 在目标为低反射率且发射光子数远小于背景噪声的情形下, 三类ECS态的探测性能优于相干态, 劣于TMSV态; 此外, 三类ECS态的探测性能可由其纠缠度的大小来决定.在其他照明条件下, 使用量子照明雷达进行目标探测较相干态雷达并无明显的优势, 三类ECS态的探测性能与TMSV态和相干态方案并无明显联系.

1 引 言

雷达从第二次世界大战开始兴起, 历经几十年的发展, 在航空、工业、气象以及国防等领域发挥着重要的作用.传统经典雷达受限于电磁理论的桎梏, 在灵敏度、分辨率、抗电磁干扰和隐身目标探测等方面均遇到难以突破的瓶颈, 已无法满足日益苛刻的应用需求[1].近年来, 空间量子信息技术的迅速发展为突破……