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1、量子雷达,答辩人：吴波 指导老师：郭元术,信息工程学院,目录,1,第一章 绪论,2,第二章 量子雷达技术,3,第三章 量子纠缠及其在量子雷达中的应用,4,总结展望,量子量子是一个物理量，如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。,第一章 绪论,量子光束,超距作用,超距作用 是物理学历史上出现的一种观点。它认为（至少在早期）：相隔一定距离的两个物体之间存在直接的、瞬时的相互作用，不需要任何媒质传递，也不需要任何传递时间。,量子纠缠,量子纠缠（quantum entanglement），又译量子缠结，是一种量子力学现象。在量子力学里，两个粒子在经过短暂时间彼此
2、耦合之后，单独搅扰其中任意一个粒子，会不可避免地影响到另外一个粒子的性质，尽管两个粒子之间可能相隔很长一段距离，这种关联现象称为量子纠缠。,量子雷达,量子雷达 是将量子信息技术用于目标探测的电子设备，它是将量子信息调制到雷达信号中，通过识别雷达回波信号中，单个光子的状态信息变化而获得目标信息，从而完成目标探测的电子设备。,量子雷达是对经典雷达理论的更新和补充，而不是颠覆和取代,量子雷达原理,量子雷达组成 量子雷达关键技术,电磁波的量子特性,电磁波的量子特性分析人类图像处理系统分析,第二章 量子雷达技术,波粒二象性,微观粒子有时会显示出波动性(这时粒子性较不显著)，有时又会显示出粒子性(这时波动
3、性较不显著)，在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性,人类图像处理系统,人类的大脑是一个性能优良的、并行的图像处理器。从人类大脑的神经网络处理信息的方式, 可以得到如下几点结论:,人类的视网膜感应的是光波的粒子特性( 类似太阳能电池板),人类大脑的神经网络具有量子感应特性( 对单量子脉冲有反应),人类大脑的神经网络是并行处理图像信息, 且具有量子计算的自然而高效的并行特点。,1,2,3,量子雷达的组成,量子雷达由发射系统和接收系统组成,量子雷达由发射系统和接收系统组成。如图1 所示,发射系统主要由靶(n个原子组成)、量子编码系统和磁透镜组成。接收系统由磁透镜、接收靶
4、和信息处理系统组成, 如图2。,量子雷达的关键技术,量子信息调制技术,量子信息解调技术,量子信息处理技术,量子信息编码,量子信息调制,量子信号发射,量子信息调制技术,量子信息编码,量子信息调制,量子信息解调技术,接收信号,去信息处理器,信息处理技术分常规计算机处理和量子计算机处理,1,2,3,第三章 量子纠缠及其在量子雷达中 的应用,在物理学中，量子纠缠是指存在这样一些态:一、A,B,C，在t 时，它们的状态由Hilbert空间HA，HB，HC.，中的矢量| (t)A，| (t)B，| (t)C,所描述，由A，B，C空间构成的量子系统ABC则由Hilbert空间HABC.=.HA HB HC.
5、中矢量| (t)A，| (t)B，| (t)C所描述，则这样的态被称为比Hilbert空间的直积态。否则称态| (t)A，| (t)B，| (t)C,.是纠缠态。,量子雷达的分类,有源量子雷达,无源量子雷达,线性量子雷达,非线性量子雷达,线性量子雷达系统,编码,调制,解调,解码,经典信息,对不同自旋态的电子进行编码,激发出相应状态的光子,激发出相应序列的运动,经典信息,发射波,回波,基本原理：将经典的信息对不同自旋态的电子进行编码；编码后的电子序列用于激发出相应的光子(电磁波)序列，从而完成量子信息的调制和发射信号的形成接收端通过逆的激发过程，解调出发射信号中的量子信息，即利用接收到的回波光子
6、序列，引起接收端器件介质上的相应的电子序列运动，完成量子信息的提取。,优点,发射信号能量低，隐蔽机动性极强,接收机灵敏度高，可探测各种隐身目标,回波粒子特性显著，易于成像,抗干扰能力强,相对于非线性量子雷达，原理和技术相对成熟,非线性量子雷达,利用量子纠缠技术实现的量子通信系统,非线性量子雷达系统的组成,基本原理：通过向目标发射纠缠光子对中 的一个，当其受到目标的作用而改变状态时，未发射的另一个也同时改变状态，通过计算未发射粒子状态的变化时间而获得目标的距离信息( 量子雷达与量子通信系统的主要区别是：雷达信号不需要约定，即只要探测到回波信号状态变化，就可确定目标信息。因此，只要测到纠缠粒子b的
7、状态变化就可确定纠缠粒子碰到目标； 纠缠粒子b的状态变化可以比对其初始状态即可)，进而还可获得其他信息,优点,缺点,不需要接收回波就可探测目标信息，信号受到的干扰小,接收机灵敏度高于线性量子雷达,信号调制解调简单,纠缠态粒子状态检测困难，因此系统实现相对困难,探测距离受到纠缠粒子对驰豫时间的限制,无源量子雷达,基本原理：将目标发出的电磁波(光子)通过聚焦处理，经过单光子接收机进行单光子信号辨识。然后经过量子神经网络进行综合，最后形成图像信息输出。这种方案的优点是：系统完全模拟人眼成像过程，利用光子的粒子特性获得目标的几何特征，从而对目标进行直接成像；系统没有发射信号，隐蔽性强；信号在单光子量级上进行辨识，接收机灵敏度高，可探测各种隐身目标；技术相对成熟，系统实现相对容易。缺点是：系统需要培养知识和经验库；量子神经网络还没有实现。,总结与展望,量子雷达是一个新兴的研究领域,可能拥有探测、识别的能力,经典雷达理论进行扩展,01,02,03,答辩人：吴波201124040125,谢谢！,
