用于微小目标检测的天基量子遥感技术.docx

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1、用于微小目标检测的天基量子遥感技术MarcoLanzagortaJeffreyUhlmannUSNavalResearchLaboratoryUniversityofMissourimarc。.laczaHortanH.nrvy.miluhlmannjmissouri.eduTeL(202)404-4917Tel.(573)884-2129量子传感器量子传感器利用量子现象，其性能超越了传统目标检测技术。Re-entryVehicleandDecoysjKillEVehicleX-BandRadarUpgradedEarlyWarningRadarsCommunications0届寸乙，蜜LAN

2、D-BASEDSITE11ISiteBMC3IGround-Based1InterceptorinterXondnMaiMKUcMkslieOCBM)可珅防御利二问俄导弹诱饵和卫星探测识别和跟踪广域监视(WAS)对扩展区域进行持续监视增强型监视跟踪系统(BSTS)使用红外传感器探测洲际弹道导弹发射场发射时的羽流。-在一个广域的地理区域内具有独特红外特征的离散位置数目-如果考虑移动导弹平台，将面临更大的挑战-没有切实可行的办法部署足够的卫星以维持持续不间断的监测。-带有扩展时域窗的概率模型提供了一种确定资源最优分配的方法。武器的600倍。Day(255)Night(301)10100100010

3、0001000001Energy(GJ)如果苏梅克-列维9号彗星撞击事件发生在地球上，无疑是一个灭绝级事件。苏梅克-列维9号彗星撞击事件相当于60000亿吨TNT,大约相当于世界上核保卫地球BolideEvents1994-2013(SmallAsteroidsthatDisintegratedinEarthsAtmosphere)检测和转移/检测和破坏(DAD)天基威胁的挑战使任何导弹防御方面的考虑都相形见细。10与洲际弹道导弹不同的是，在任何时候，小行星都可能瞄准地球上的任何一个点，从空间的任何方向出现。DAD系统必须能够探测和跟踪太阳系内体积超过给定临界尺寸的所有物体。目前，部署一个能够

4、识别和防御所有可能的碰撞威胁的系统是不可行的。空间碎片hExn3a-seds空间碎片对载人和无人太空探索构成很高风险。4t2I202428MAOE叭JAPANR162432404fl检测、跟踪和去除(DTR)非常具有挑战性的问题:SpacedebrishazardsImpactat6.8kin/s:56,500J皿晟0fESA- 美国国家航空航天局轨道碎片观测站可以追踪到1厘米以下的目标.- 美国战略司令部拥有19000件物品的目录.- 大多数碎片未被发现：估计有超过600000个大于1厘米的物体.- 碎片的指数增长(几何级数).主要是对选定时间窗内选定航天器的预警系统.建议解决方案：星载量子

5、传感器我们正在研究一个完整系统的理论设计卫星传感和地面分析.-量子传感器有望产生大量原始数据。-地面广泛计算对于梳理原始传感器报告中的目标和威胁及根据需要分配其他传感器资源以确认或跟踪迫在眉睫的威胁是非常必要的。TypeIII量子照明:干涉量子传感器:防区外量子传感器信号光子1ViK1囤=方|小机7一1n.光子纠缠态|W)二Ni|02+|0i|N)y/2TwoPhotonEntangledStateAncillaPhoton超分辨率：超越瑞利极限函=|1)0|1)0|1)/OCCOS(0)(I)=kx/OCCOS(N0)0=2?r/Nx=X/N幽=|3i|02；|0)i|3)2Beatsthe

6、RayleighlimitbyafactorofN(=3)V-超敏感度：突破散粒噪声极限教发噪声般限限制了我们大多数经典传感设备的性能：6。5/snl=。研究表明，利用纠缠态，可以克服散粒噪声极限，达到海森堡极限:8。56hl=。纠缠态的力量利用提取嵌入在纠缠态中的相关信息来提高检测性能。.例如，NRL的量子雷达预测了下面距离误差的二次改进:/1、对于n个非纠缠光子（经典雷达0的量子极限，与散粒噪声极限有Jn）关）.（1、9一suSdnsetY西西五大气衰减限制超敏感度的范围干涉量子传感器的理想应用场景是衰减小的外层空间。100200300400500N=10雷达在大气衰减下的超敏度随着光子数的增加,衰减效应逐渐增强。星载量子雷达由于没有大气衰减，量子雷达在空间中具有更高的探测灵敏度。.-超分辨率:量子雷达可以超过瑞利极限,因此它可以检测和识别更小的物体。.-超灵敏度:量子雷达可以突破散粒噪声限制. 如果仅在报告探测结果时进行通信，那么持续能量消耗的主要来源是光子的产生过程。 在达到相同的性能水平的条件下，量子雷达需要的量子数比经典雷达少0（卬/2量子雷达的能量需求显然更低一些。 能源消耗是卫星总体成本的一个重要的预测因素，因此部署基于量子的监测卫星的成本预计将远低于传统的方案。结论量子雷达似乎是现代科学提供的在太空环境中执行多种探测任务的最佳选择。许多理论和实验问题仍悬而未决