本書針對量子雷達原理進行了系統(tǒng)性總結，內(nèi)容包括了量子雷達的研究概況、量子雷達基本原理、量子信息基本知識、量子雷達的性能指標計算方法、高斯態(tài)和非高斯態(tài)量子雷達等基本理論，以及國際上第一個量子雷達實驗的理論剖析等。
量子信息是世紀末期興起的新型信息處理技術，它的特點是以量子體系的量子態(tài)來加載和編碼信息、以量子力學基本規(guī)律來變換和演化量子信息，后以量子測量來解碼和提取信息。
由于量子態(tài)的性和相干疊加性，量子信息處理技術在密碼學和計算機科學中具有優(yōu)勢。建立在量子原理和海森堡測不準原理上的量子密碼，可以在相距遙遠的通信雙方建立起保密的會話密鑰，并借此實現(xiàn)通信的無條件。量子態(tài)的疊加性給計算機帶來了新的福音，是1994年，P.W. Shor提出的大數(shù)因子分解的量子算法，把大數(shù)因子分解的指數(shù)復雜度降低到多項式量級，這意味著以大數(shù)因子困難性為基礎的RSA公鑰算法在量子計算條件下已不再，量子計算條件下的公鑰密碼體系將面臨新的嚴峻挑戰(zhàn)。1996年，印度工程師I. Grover提出了量子搜索算法，給無序數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)搜索帶來了平方加速。
08年，英國的布里斯托大學和美國麻省理工學院的科學家們提出了求解大規(guī)模線性方程組的量子算法，可以把求解稀疏矩陣方程的復雜度由0(n)降低到Inn，實現(xiàn)了算法效率的指數(shù)性提高。
近來，將量子信息中的量子態(tài)區(qū)分技術應用到傳統(tǒng)的目標探測與識別中，誕生了量子雷達技術。從傳統(tǒng)雷達的發(fā)展歷程來看，量子雷達僅僅處于整個未來量子雷達體系的雛形階段能上看，目前的量子雷達主要集中在實現(xiàn)目標存在與否的判斷。然而，由于量子態(tài)區(qū)分的精度耗小、突破傳統(tǒng)理論極限等優(yōu)勢，量子雷達得到了國內(nèi)外諸多研究機構的高度關注，基于量子雷達的量子成像與量子測距也都相繼展開。本書結合我來在量子雷達方面的新研究成果，首先用前6章就量子雷達的基本概念和基本模行了系統(tǒng)性介紹。前6章自成體系，適用于學時有限的本科生及研究生課程。然后，逐步深入，分別從高斯態(tài)量子雷達、非高斯態(tài)量子雷達、量子雷達接收機等幾個方面系統(tǒng)、深入地討論了量子雷達的實際性能。后，為了與量子雷達實驗接軌，我們還在第14章對國際上個量子雷達實驗裝行了介紹。有興趣、有條件的讀者可以對實驗量子雷達展開研究。
第1章緒論
1.1量子雷達的基本況1.2量子雷達研究的必要性1.3量子雷達體系全貌
1.4量子雷達文獻分析
1.4.1文獻年度分析
1.4.2文獻國家分析
1.5國內(nèi)外量子雷達的發(fā)展趨勢1.6國外量子雷達研究團體.......1.7本書的章節(jié)安排.....
部分量子信息與量子雷達
第2章量子態(tài)基本知識2.1量子態(tài)
2.2量子態(tài)的直積
2.3量子糾纏態(tài)
2.4量子態(tài)的部分求跡2.5常見的量子態(tài)2.5.1單模熱態(tài)..
2.5.2相干態(tài)與湮滅算符2.5.3壓縮態(tài)
2.5.4壓縮相干態(tài)..2.5.5參量下轉換態(tài).2.6小結
第3章光量子態(tài)的演化與典3.1量子態(tài)的演化
3.2光量子態(tài)演化的典
3.3光量子態(tài)在MATLAB 中有效截斷與表示3.4光學分束器及其矩陣表示
3.4.1 Fock態(tài)輸入且m=0
3.4.2 Fock態(tài)輸入且mデ0
3.4.3光學分束器的矩陣表示
3.4.4任意態(tài)輸入
3.5小結
第4章量子測量
4.1測量與量子測量
4.2量子測量的分類
4.2.1投影量子測量與廣義量子測量4.2.2直接量子測量與間接量子測量4.2.3局域量子測量與全局量子測量4.3基于量子測量的單光子態(tài)制備
4.4基于量子測量的量子態(tài)區(qū)分
4.5小結
第5章量子雷達的簡化模型
5.1量子雷達模型
5.2量子雷達中的量子態(tài)演化
5.2.1目標存在時
5.2.2目標不存在時
5.3目標探測與量子態(tài)區(qū)分
5.3.1基于光子數(shù)探測的區(qū)分
5.3.2優(yōu)量子態(tài)區(qū)分
5.4小結
第6章含環(huán)境噪聲的量子雷達
6.1環(huán)境噪聲下的量子雷達
6.2接收機收到的量子糾纏
6.2.1量子糾纏的度量
6.2.2有限截斷下的量子糾纏
6.3優(yōu)量子態(tài)區(qū)分時的誤判概率基于多份量子態(tài)的目標探測.6.5量子雷達的性
6.5.1傳統(tǒng)雷達的漸近誤判概率
6.5.2與傳統(tǒng)雷達性能比較
6.6小結
……
第14章量子雷達的實驗驗證
14.1實驗原理圖
14.2實驗中的量子態(tài)・
14.2.1無噪況N=0
14.2.2有噪況N,>0
14.3目標推測規(guī)則及誤判概率
14.3.1量子雷達
14.3.2傳統(tǒng)雷達...
14.4實驗結果.
14.5小結
第15結與展望
15.1國內(nèi)外發(fā)展趨結。
15.2量子雷達的發(fā)展前景
15.3未來微波量子雷達構想
附錄
A.1五維量子態(tài)的程序
A.1.1基礎版本
A.1.2優(yōu)化版本.
A.2分束器算例
A.3任意有限維度D下的光學分束器的MATLAB函數(shù)A.4優(yōu)量子態(tài)區(qū)分的誤判概率計算
A.5軛米多項式
A.6泡利矩陣
A.7高斯積分
A.8光子數(shù)探測誘導出的非高斯態(tài)證明A.9光子湮滅算符和產(chǎn)生算符的正序排列A.10的計算.
A.11 (a,b,c,-c)型兩模高斯態(tài)的密度矩陣計算A.12(a,b,c,c)型兩模高斯態(tài)的密度矩陣計算A.13術語
參考文獻
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