量子糾纏雷達，聽起來是不是像民科。

其實這可是物理學家正經研究的黑科技，還發表在了物理學頂刊PRL上。

論文里說，這種雷達的精度可達普通雷達的500倍。

等一下，量子糾纏和雷達，這倆是怎么湊到一塊去的。

簡單來說就是，量子糾纏可以彌補傳統雷達信號衰減太快的缺點。

傳統雷達在發射信號和接收信號這兩個過程中，信號強度都隨距離的二次方衰減。

合在一起就導致雷達信號隨距離的四次方衰減。

這種程度的衰減是什么概念呢。我們來看一組數據就知道了:

假如一個信號發射器功率為1kW，加上增益為10的天線，去探測5公里外一個1平米的物體時，收到的反射信號只有幾納瓦。

而像我們平時用的手機，在滿格信號的時候都有0.1W的輻射功率，是上述例子中接收到信號強度的一億倍。

于是，為了拯救這種程度的衰減，研究人員開始想辦法:方向無非是兩種，要么增強輻射，要么優化接收。

如果選前者，實在太不劃算，根據雷達信號的四次方衰減，要想把接收信號強度增強兩倍，需要把輻射強度提高16倍。

因此，研究人員把目光放在接收的過程上。

這時候，量子糾纏登場了。

量子糾纏如何提高精度:

量子糾纏是量子力學中獨有的一種現象，指的是微觀粒子在一些物理性質上會有關聯，天生就是配對的。

舉個栗子，有一副正常的手套分裝在兩個盒子里，一定會有一只左手和一只右手當確定其中一個的時候，另一個也隨之確定，無論這兩個盒子距離有多遠

像這樣有某種暗戳戳的聯系的兩個微觀粒子就處于糾纏態。

于是，研究人員想:如果我們生成一些相互糾纏的光子，然后只發射一半，等到信號被反射回來時，再用剩下的一半做對比。

無論信號怎么衰減，這些孿生光子都可以輕松配對，豈不是可以大大提高雷達精度。

計算結果也確實如其所料。

Quntao Zhuang和Jeffrey推導出，量子雷達的均方距離延遲精度要比傳統的雷達高幾十個分貝。本成果解決了兩體高維糾纏態的檢測問題，為實現各種高維量子信息過程和研究高維系統中的量子物理基本問題打下重要基礎。

除了理論推理，研究人員還用無人機來實際檢測了一下量子雷達精度在100m遠處檢測無人機的情境下，量子雷達比傳統雷達的精度高了60倍

兩者的對比可以直觀得從下圖中看出，其中橫軸代表信噪比，縱軸代表均方距離延遲精度，紅線為量子雷達的表現:

從圖中大體可以看出，量子雷達在全部信噪比區間都比傳統雷達要好。

在信噪比較高時，量子雷達比傳統雷達有小幅精確度優勢。

在較低信噪比情況下優勢更為明顯，例如信噪比在5—10分貝之間時，量子雷達的精度大約是傳統雷達的500倍。。

這項工作的研究人員是莊群韜和Jeffrey H. Shapiro。

莊群韜在2013年畢業于北京大學，2018年拿到麻省理工的物理學博士學位，目前在亞利桑那大學任助理教授。

而Jeffrey H. Shapiro是麻省理工電子研究實驗室前主任，也是麻省理工光學和量子通信組主任。