量子照明雷达的高效MATLAB仿真技术

本成果通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

量子照明雷达是新兴的研究方向，是量子信息技术与雷达技术相结合的新兴产物。而量子信息技术又是古老的量子力学与信息技术相结合的交叉学科，不少研究者因晦涩的量子力学而望而却步。为了降低量子照明雷达的神秘感，打破抽象壁垒，我们创造性地发展了量子照明雷达的高效仿真技术，对于未来实现量子雷达的普及与推广具有重要意义。

截止目前，尚未见到关于量子照明雷达仿真平台的相关报道。而该成果基于MATLAB这一易于上手的计算机数值平台，沟通了抽象的量子力学与具体的量子目标探测之间的桥梁，具有创新性和国内领先的技术先进性。

经过近五年的研究和近两年教学实践的检验，该成果不断丰富和完善，通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。鉴于量子雷达技术是未来新体制雷达的重要技术途径之一，本成果将有望在空间、水下目标探测方面取得应用，市场应前景广阔。截止到目前，该成果已经应用于高年级本科生的培养与实训和北京某研究所的新体制目标探测项目研发中。

1.该成果已经应用于量子雷达方向的人才培养和实训。

(1) 基于该成果，开设了北京理工大学物理学院应用物理方向的大学本科设计。有2名学生进行了相关项目的研究，相应的本科设计的成绩均为优秀（前20%）。

(2) 应用于北京理工大学本科生开放实验项目，已经支持两个批次的本科生虚拟仿真实验。每批次32学时，通过8个小实验，利用易于操作的MATLAB运行环境进行量子雷达仿真，让学生更早地接触到了量子雷达的学科前沿，增进应用物理专业、电子信息工程专业对量子照明雷达的认知和理解。

2.该成果已经应用于新的科研项目的培育。

量子雷达在暗弱目标探测、识别方向优势明显。同等条件下可以把目标探测的虚警概率降低多个数量级，是未来重要的研究方向。我们的成果能够对不同纠缠源条件下的量子照明雷达进行仿真，因而得到了北京某研究所的认可。同时，获批该所某外协项目一项。

3.该成果已经应用于新型量子雷达的设计和优化中。

量子照明雷达的高效MATLAB仿真技术可以方便地在MATLAB平台上研究量子雷达的性能，为探索和优化新型量子雷达方案提供了诸多便利。以此为基础，我们已经完成了诸多与量子雷达相关的论文发表，取得了较好的科研成果。代表性文献列表如下：

[1]Shengli Zhang, Quantum illumination with post-processing of displacement and anti-displacement operations, SCIENCE CHINA Information Sciences, doi: 10.1007/s11432-020-3037-1

[2]Shengli Zhang, XiangDong Zhang*, Photon catalysis acting as noiseless linear amplification and its application in coherence enhancement, Physical Review A 97, 043830(2018).

[3]ShengLi Zhang, XuBo Zou, JianHong Shi, JianSheng Guo, and GuangCan Guo, Quantum illumination in the presence of photon loss, Physical Review A 90, 052308 (2014)

[4]ShengLi Zhang, JianSheng Guo, WanSu Bao, JianHong Shi, ChenHui Jin, XuBo Zou, and GuangCan Guo, " Quantum illumination with photon-subtracted continuous-variable entanglement", Physical Review A .89.062309 (2014).

[5]ShengLi Zhang, Kun Wang, JianSheng Guo, JianHong Shi,.Quantum llumination with Noiseless Linear Amplifier , Chinese Physics Letter Vol. 32, No. 9, 090301 (2015) .

该成果可以借助于计算机和易于掌握的MATLAB程序，对量子照明雷达在有噪环境中的实际性应用进行分析和仿真。

可以应用在量子照明雷达的性能仿真、优化设计、应用需求分析等场合。在该成果支撑下所做的《局域位移操作下的量子照明雷达》、《非高斯操作下的量子照明雷达》等论文可以支持实际条件下量子雷达的探测性能、探测极限、应用条件等指标分析，支撑新体制雷达的设计与探索，为空间及水下暗弱目标探测、识别提供技术增长点。

潜在用户以及合作对象：目标探测与识别相关的研究机构和研究院所，如中国电子科技集团有限公司、中国航天科技集团公司、中国航天科工集团公司、中国兵器工业集团公司以及军队等下属研究机构。我们也期望与量子雷达相关的初创公司进行项目合作，完成量子照明雷达技术的科普和推广。

众所周知，美国研发了具有隐身功能的五代机，这一度成为航空界最尖端的前沿技术。五代机采用了先进材料和结构，其反射截面更小，从而达到隐瞒雷达的目的。而许多专家确信，新一代量子雷达技术可以实现隐身目标的探测，把隐身飞机的优势终结。据有关媒体报导，一款价值两千万元的国产新型量子雷达，可以实现所有五代机的侦测。这给量子雷达的研究注入了新的活力，量子照明雷达的应用前景和市场规模是巨大的，对促进未来的国防实力和经济实力的提升具有不可估量的价值和意义。

本成果是量子雷达基础研究中的一个重要环节，但国内仍没有公开报道的同类型产品，具有较强的核心竞争力。在该成果推动下，我们已经与相关研究院所进行了合作，形成了约80余万元的项目合作和近200万元的十四五规则项目，具有较强的社会效益。