[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki18\/2021\/01\/06\/quantenradar-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki18\/2021\/01\/06\/quantenradar-wikipedia\/","headline":"Quantenradar &#8211; Wikipedia","name":"Quantenradar &#8211; Wikipedia","description":"before-content-x4 Quantenradar ist eine spekulative Fernerkundungstechnologie, die auf quantenmechanischen Effekten wie dem Unsicherheitsprinzip oder der Quantenverschr\u00e4nkung basiert. 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Allgemein gesagt kann ein Quantenradar als ein Ger\u00e4t angesehen werden, das im Mikrowellenbereich arbeitet, das Quantenmerkmale aus Sicht der Strahlungsquelle und \/ oder der Ausgangsdetektion ausnutzt und ein klassisches Gegenst\u00fcck \u00fcbertreffen kann.  Ein Ansatz basiert auf der Verwendung von Eingangsquantenkorrelationen (insbesondere Quantenverschr\u00e4nkung) in Kombination mit einer geeigneten interferometrischen Quantenerkennung am Empf\u00e4nger (stark verwandt mit dem Protokoll der Quantenbeleuchtung).  Um den Weg f\u00fcr einen technologisch tragf\u00e4higen Prototyp eines Quantenradars zu ebnen, m\u00fcssen eine Reihe experimenteller Herausforderungen gel\u00f6st werden, wie in einigen \u00dcbersichtsartikeln er\u00f6rtert.[1][2]  Letztere wiesen in den Medien auf &#8220;ungenaue Berichterstattung&#8221; hin.  Gegenw\u00e4rtige Versuchspl\u00e4ne scheinen auf sehr kurze Entfernungen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von einem Meter beschr\u00e4nkt zu sein.[3][4]  Dies deutet darauf hin, dass potenzielle Anwendungen stattdessen f\u00fcr die Nah\u00fcberwachung oder das biomedizinische Scannen gelten k\u00f6nnten.  Table of ContentsKonzept hinter einem Mikrowellenmodell[edit]Geschichte[edit]Herausforderungen und Grenzen[edit]Medienspekulation \u00fcber Anwendungen[edit]Verweise[edit]Konzept hinter einem Mikrowellenmodell[edit]Ein Mikrowellenmodell eines Quantenradars wurde 2015 von einem internationalen Team vorgeschlagen[5]  und basiert auf dem Protokoll der Gau\u00dfschen Quantenbeleuchtung.[6]  Das Grundkonzept besteht darin, einen Strom verschr\u00e4nkter Photonen mit sichtbarer Frequenz zu erzeugen und in zwei H\u00e4lften zu teilen.  Eine H\u00e4lfte, der &#8220;Signalstrahl&#8221;, durchl\u00e4uft eine Umwandlung in Mikrowellenfrequenzen auf eine Weise, die den urspr\u00fcnglichen Quantenzustand beibeh\u00e4lt.  Das Mikrowellensignal wird dann wie in einem normalen Radarsystem gesendet und empfangen.  Wenn das reflektierte Signal empfangen wird, wird es wieder in sichtbare Photonen umgewandelt und mit der anderen H\u00e4lfte des urspr\u00fcnglich verschr\u00e4nkten Strahls, dem &#8220;Leerlaufstrahl&#8221;, verglichen.Obwohl der gr\u00f6\u00dfte Teil der urspr\u00fcnglichen Verschr\u00e4nkung aufgrund der Quantendekoh\u00e4renz verloren geht, wenn sich die Mikrowellen zu den Zielobjekten und zur\u00fcck bewegen, bleiben immer noch gen\u00fcgend Quantenkorrelationen zwischen dem reflektierten Signal und den Leerlaufstrahlen.  Mit einem geeigneten Quantenerkennungsschema kann das System nur die Photonen ausw\u00e4hlen, die urspr\u00fcnglich vom Radar gesendet wurden, und alle anderen Quellen vollst\u00e4ndig herausfiltern.  Wenn das System vor Ort eingesetzt werden kann, bedeutet dies einen enormen Fortschritt in der Erkennungsf\u00e4higkeit.  Eine M\u00f6glichkeit, herk\u00f6mmliche Radarsysteme zu besiegen, besteht darin, Signale auf denselben Frequenzen zu senden, die vom Radar verwendet werden, so dass der Empf\u00e4nger nicht zwischen seinen eigenen Sendungen und dem Spoofing-Signal (oder &#8220;Jamming&#8221;) unterscheiden kann.  Solche Systeme k\u00f6nnen jedoch selbst theoretisch nicht wissen, wie der urspr\u00fcngliche Quantenzustand des internen Signals des Radars war.  Ohne solche Informationen stimmen ihre Sendungen nicht mit dem urspr\u00fcnglichen Signal \u00fcberein und werden im Korrelator herausgefiltert.  Umweltquellen wie Bodenunordnung und Aurora werden ebenfalls herausgefiltert.Geschichte[edit]Einer der ersten Entw\u00fcrfe f\u00fcr ein Quantenradar wurde 2005 von Edward H. Allen vorgeschlagen, als er vom Verteidigungsunternehmen Lockheed Martin eingesetzt wurde[7][8].  Das Patent f\u00fcr diese Arbeit wurde 2013 erteilt. Ziel war es, ein Radarsystem zu schaffen, das eine bessere Aufl\u00f6sung und h\u00f6here Details bietet als das klassische Radar.[9]2015 wurde von einem internationalen Forscherteam ein weiteres Modell vorgeschlagen:[5]  Demonstration eines theoretischen Vorteils gegen\u00fcber einem klassischen Aufbau.  In diesem Modell des Quantenradars wird die Fernerkundung eines Ziels mit niedrigem Reflexionsverm\u00f6gen betrachtet, das in einen hellen Mikrowellenhintergrund eingebettet ist und dessen Erkennungsleistung weit \u00fcber die F\u00e4higkeiten eines klassischen Mikrowellenradars hinausgeht.  Durch Verwendung eines geeigneten &#8220;elektrooptomechanischen Wandlers&#8221; mit Wellenl\u00e4nge erzeugt dieses Schema eine ausgezeichnete Quantenverschr\u00e4nkung zwischen einem Mikrowellensignalstrahl, der zur Untersuchung des Zielbereichs gesendet wird, und einem optischen Leerlaufstrahl, der zur Detektion zur\u00fcckgehalten wird.  Der aus dem Zielbereich gesammelte Mikrowellenr\u00fccklauf wird anschlie\u00dfend in einen optischen Strahl umgewandelt und dann gemeinsam mit dem Leerlaufstrahl gemessen.  Eine solche Technik erweitert das leistungsf\u00e4hige Protokoll der Quantenbeleuchtung[10]  zu seiner nat\u00fcrlicheren Spektraldom\u00e4ne, n\u00e4mlich Mikrowellenwellenl\u00e4ngen.2019 wurde ein dreidimensionales Verbesserungsquantenradarprotokoll vorgeschlagen.[11]  Es k\u00f6nnte als ein quantenmetrologisches Protokoll zur Lokalisierung eines nicht kooperativen punktf\u00f6rmigen Ziels im dreidimensionalen Raum verstanden werden.  Es wurde eine Quantenverschr\u00e4nkung verwendet, um eine Lokalisierungsunsicherheit zu erreichen, die f\u00fcr jede Raumrichtung quadratisch kleiner ist als die, die durch die Verwendung unabh\u00e4ngiger, nicht verschr\u00e4nkter Photonen erreicht werden k\u00f6nnte.  Auf arXiv sind \u00dcbersichtsartikel verf\u00fcgbar, die sich zus\u00e4tzlich zu den in der obigen Einleitung erw\u00e4hnten mit der Geschichte und dem Design des Quantenradars befassen.[12][13]Ein Quantenradar ist mit der aktuellen Technologie nur schwer zu realisieren, obwohl ein vorl\u00e4ufiger experimenteller Prototyp realisiert wurde.[14]Herausforderungen und Grenzen[edit]Die experimentelle Implementierung eines echten Quantenradar-Prototyps birgt auch auf kurze Distanz eine Reihe nicht trivialer Herausforderungen.  Gem\u00e4\u00df den aktuellen Quantenbeleuchtungsdesigns ist ein wichtiger Punkt die Verwaltung des Leerlaufimpulses, der idealerweise gemeinsam mit dem vom potenziellen Ziel zur\u00fcckkehrenden Signalimpuls erfasst werden sollte.  Dies w\u00fcrde jedoch die Verwendung eines Quantenspeichers mit einer langen Koh\u00e4renzzeit erfordern, der zu Zeiten arbeiten kann, die mit dem Roundtrip des Signalimpulses vergleichbar sind.  Andere L\u00f6sungen k\u00f6nnen die Quantenkorrelationen zwischen Signal- und Leerlaufimpulsen zu stark verschlechtern, bis der Quantenvorteil verschwindet.  Dies ist ein Problem, das auch optische Designs der Quantenbeleuchtung betrifft.  Zum Beispiel w\u00fcrde das Speichern des Leerlaufimpulses in einer Verz\u00f6gerungsleitung unter Verwendung einer Standard-Lichtleitfaser das System verschlechtern und die maximale Reichweite eines Quantenbeleuchtungsradars auf etwa 11 km begrenzen.[5]  Dieser Wert muss als theoretische Grenze dieses Entwurfs interpretiert werden, nicht zu verwechseln mit einem erreichbaren Bereich.  Andere Einschr\u00e4nkungen umfassen die Tatsache, dass aktuelle Quantenentw\u00fcrfe jeweils nur eine einzelne Polarisation, Azimut, H\u00f6he, Reichweite und Doppler-Bin ber\u00fccksichtigen.Medienspekulation \u00fcber Anwendungen[edit]Es gibt Medienspekulationen dar\u00fcber, dass ein Quantenradar auf gro\u00dfe Entfernungen Stealth-Flugzeuge erkennen, absichtliche St\u00f6rversuche herausfiltern und in Bereichen mit hohem Hintergrundrauschen arbeiten k\u00f6nnte, z. B. aufgrund von Bodenst\u00f6rungen.  In Bezug auf das oben Gesagte gibt es erhebliche Medienspekulationen \u00fcber die Verwendung von Quantenradar als potenzielle Anti-Stealth-Technologie.[15]Stealth-Flugzeuge sind so konzipiert, dass sie Signale vom Radar weg reflektieren, typischerweise indem abgerundete Oberfl\u00e4chen verwendet werden und alles vermieden wird, was einen partiellen Eckreflektor bilden k\u00f6nnte.  Dies reduziert die an den Radarempf\u00e4nger zur\u00fcckgegebene Signalmenge so, dass das Ziel (idealerweise) im thermischen Hintergrundrauschen verloren geht.  Obwohl Stealth-Technologien das urspr\u00fcngliche Signal vom Empf\u00e4nger eines Quantenradars immer noch genauso effektiv reflektieren, ist es die F\u00e4higkeit des Systems, das verbleibende winzige Signal zu trennen, selbst wenn es von anderen Quellen \u00fcberflutet wird, die es erm\u00f6glicht, das Signal herauszusuchen kehren auch von sehr heimlichen Designs zur\u00fcck.  Derzeit sind diese Anwendungen mit gro\u00dfer Reichweite spekulativ und werden nicht durch experimentelle Daten gest\u00fctzt.Laut chinesischen staatlichen Medien wurde das erste Quantenradar im August 2016 von China in einer realen Umgebung entwickelt und getestet.[16]  In j\u00fcngerer Zeit wurde von der University of Waterloo die Erzeugung einer gro\u00dfen Anzahl verschr\u00e4nkter Photonen f\u00fcr die Radarerkennung untersucht. [17]Verweise[edit]^ Pirandola, S;  Bardhan, BR;  Gehring, T.;  Weedbrook, C.;  Lloyd, S. (2018).  &#8220;Fortschritte in der photonischen Quantenerfassung&#8221;. Naturphotonik. 12 (12): 724\u2013733.  arXiv:1811.01969.  Bibcode:2018NaPho..12..724P.  doi:10.1038 \/ s41566-018-0301-6.  S2CID 53626745.^ Shapiro, Jeffrey (2020).  &#8220;Die Quantenbeleuchtungsgeschichte&#8221;. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 35 (4): 8\u201320.  arXiv:1910.12277.  doi:10.1109 \/ MAES.2019.2957870.  S2CID 204976516.^ Sandbo Chang, CW.;  Vadiraj, AM;  Bourassa, J.;  Balaji, B.;  Wilson, CM (2020).  &#8220;Quantenverst\u00e4rktes Rauschradar&#8221;. Appl.  Phys.  Lette. 114 (11): 112601. arXiv:1812.03778.  doi:10.1063 \/ 1.5085002.  S2CID 118919613.^ Luong, L;  Balaji, B.;  Sandbo Chang, CW;  Ananthapadmanabha Rao, VM;  Wilson, C. (2018).  &#8220;Mikrowellenquantenradar: Eine experimentelle Validierung&#8221;. 2018 Internationale Carnahan-Konferenz f\u00fcr Sicherheitstechnologie (ICCST), Montreal, QC: 1\u20135.  doi:10.1109 \/ CCST.2018.8585630.  ISBN 978-1-5386-7931-9.  S2CID 56718191.^ ein b c Barzanjeh, Shabir;  Guha, Saikat;  Weedbrook, Christian;  Vitali, David;  Shapiro, Jeffrey H.;  Pirandola, Stefano (27.02.2015).  &#8220;Mikrowellenquantenbeleuchtung&#8221;. Briefe zur k\u00f6rperlichen \u00dcberpr\u00fcfung. 114 (8): 080503. arXiv:1503.00189.  Bibcode:2015PhRvL.114h0503B.  doi:10.1103 \/ PhysRevLett.114.080503.  PMID 25768743.  S2CID 10461842.^ Tan, Si-Hui;  Erkmen, Baris I.;  Giovannetti, Vittorio;  Guha, Saikat;  Lloyd, Seth;  Maccone, Lorenzo;  Pirandola, Stefano;  Shapiro, Jeffrey H. (2008).  &#8220;Quantenbeleuchtung mit Gau\u00dfschen Zust\u00e4nden&#8221;. Briefe zur k\u00f6rperlichen \u00dcberpr\u00fcfung. 101 (25): 253601. arXiv:0810.0534.  Bibcode:2008PhRvL.101y3601T.  doi:10.1103 \/ PhysRevLett.101.253601.  PMID 19113706.  S2CID 26890855.^ Adam, David (2007-03-06). &#8220;US-Verteidigungsunternehmen sucht Quantensprung in der Radarforschung&#8221;. Der W\u00e4chter.  London.  Abgerufen 2007-03-17.^ EP-Zuschuss 1750145Edward H. Allen, &#8220;Radarsysteme und -methoden unter Verwendung verschr\u00e4nkter Quantenteilchen&#8221;, herausgegeben am 13.03.2013, zugewiesen an Lockheed Martin Corp. ^ Marco Lanzagorta, Quantenradar, Morgan &#038; Claypool (2011).^ Lloyd, Seth (12.09.2008).  &#8220;Verbesserte Empfindlichkeit der Photodetektion durch Quantenbeleuchtung&#8221;. Wissenschaft. 321 (5895): 1463\u20131465.  Bibcode:2008Sci &#8230; 321.1463L.  doi:10.1126 \/ science.1160627.  ISSN 0036-8075.  PMID 18787162.  S2CID 30596567.^ Maccone, Lorenzo;  Ren, Changliang (2020).  &#8220;Quantenradar&#8221;. Briefe zur k\u00f6rperlichen \u00dcberpr\u00fcfung. 124 (20): 200503. arXiv:1905.02672.  Bibcode:2020PhRvL.124t0503M.  doi:10.1103 \/ PhysRevLett.124.200503.  PMID 32501069.  S2CID 146807842.^ Sorelli, Giacomo;  Treps, Nicolas;  Grosshans, Frederic;  Boust, Fabrice (2020).  &#8220;Erkennen eines Ziels mit Quantenverschr\u00e4nkung&#8221;.  arXiv:2005.07116. ^ Torrom\u00e9, Ricardo Gallego;  Bekhti-Winkel, Nadya Ben;  Knott, Peter (2020).  &#8220;Einf\u00fchrung in das Quantenradar&#8221;.  arXiv:2006.14238. ^ Barzanjeh, S.;  Pirandola, S.;  Vitali, D.;  Fink, JM (2020). &#8220;Mikrowellenquantenbeleuchtung mit einem digitalen Empf\u00e4nger&#8221;. Fortschritte in der Wissenschaft. 6 (19): eabb0451.  arXiv:1908.03058.  Bibcode:2020SciA &#8230;. 6B.451B.  doi:10.1126 \/ sciadv.abb0451.  ISSN 2375-2548.  PMC 7272231.  PMID 32548249.^ &#8220;K\u00f6nnten Quantenradare Stealth-Flugzeuge aussetzen?&#8221;. E &#038; T Magazin.  Abgerufen 2020-07-18.^ &#8220;China sagt, es hat ein heimliches Quantenradar&#8221;. RT International.  Abgerufen 2018-04-30.^ Russon, Mary-Ann (24. April 2018). &#8220;Kanada entwickelt Quantenradar zur Erkennung von Stealth-Flugzeugen&#8221;. BBC.     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki18\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki18\/2021\/01\/06\/quantenradar-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Quantenradar &#8211; Wikipedia"}}]}]