中國量子技術再獲突破 鬼成像間諜衛星或成為中國軍方的"游戲規則改變者"

• 2017年11月28日 HaoChenChong來源：中華網 522 28
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中國在量子科學領域取得的成就舉世矚目：量子通信衛星、量子計算機……如今又多了一個量子成像(鬼成像)技術。

中國在量子科學領域取得的成就舉世矚目：量子通信衛星、量子計算機……如今又多了一個量子成像(鬼成像)技術。據香港《南華早報》網站26日報道，鬼成像間諜衛星或許將在10年內成為中國軍方的"游戲規則改變者"，基于鬼成像原理開發的探測器可在夜間追蹤隱形轟炸機。

鬼成像衛星可識別隱形戰機

報道稱，現有的偽裝技術，無論是隱藏戰場上坦克或士兵的簡單煙幕彈，還是隱形戰機或隱形軍艦上的高科技雷達吸收材料，對于鬼成像探測器都不起作用。物理學家說，鬼成像技術不僅可以檢測到從昏暗目標中脫離出來的極少量光線，還可通過與周圍環境中的其他光線相互作用，獲得前所未有的靈敏度，從而獲得比傳統方法更多的信息。據研究人員介紹，配備新量子傳感器的衛星將能識別和追蹤空中的隱形目標，例如在夜間起飛的隱形轟炸機。

報道特別提到美國的B-2轟炸機，它是世界唯一一種隱形戰略轟炸機。B-2大多在夜間掩護下飛行，部分原因是為避開間諜衛星上的高清晰度光學相機。同時該機有特殊的涂層和結構來偏轉或吸收由天基合成孔徑雷達產生的一定帶寬的微波，并擁有減小紅外特征的紅外抑制技術。它的繼任者B-21也使用了類似的技術，并進行了改進，預計將在2025年服役。

《南華早報》稱，中國科學院量子光學重點實驗室研究主任龔文林說，他們正在研究的技術被設計用來捕捉像B-2一樣的"隱形物體"。他表示，在著名量子光學物理學家韓申生帶領下，實驗室將在2020年之前完成一臺原型機，目標是在2025年之前在太空測試這項技術。他表示，到2030年將會有一些大規模的應用。

鬼成像技術優勢巨大

接受《環球時報》采訪的中國專家表示，鬼成像又稱雙光子成像或關聯成像，是利用量子糾纏的特性，或光場的強度關聯特性，以獲取物體信息的新成像方式。鬼成像衛星擁有兩個攝像頭，一個使用桶狀的單像素傳感器瞄準感興趣的目標區域，而另一個攝像頭測量環境中更寬區域的光場變化。幾乎任何光源，如太陽、月亮甚至熒光燈都可以照亮目標。另外一種方式是從衛星產生一對物理上"糾纏"或"相關"的激光束以照亮物體及其周圍環境。科學家通過分析和合并兩個攝像頭接收的信號，以一套復雜的量子物理學算法制作出一個以前認為不可能的、極高分辨率的目標圖像。而黑暗、云層等影響能見度的因素將不再重要。

據稱，鬼成像衛星比最先進的雷達衛星更能揭示目標的更多細節。因為量子成像可以從廣泛的光譜中收集數據，對于人眼而言，它們產生的圖像比黑白雷達圖像看起來更"自然"。據稱，鬼成像相機還可以識別目標的物理性質，甚至是化學成分。這意味著軍方將能夠區分誘餌，例如在機場展示的戰斗機形狀的誘餌或隱藏在偽裝網下的導彈發射裝置。

報道稱，中國科學院光電科學研究院研究員、全國遙感技術標準化委員會秘書長唐伶俐說，目前中國已有許多新設備完成研制，并準備安裝在地面雷達站、飛機和飛艇上。她還透露："衛星是下一步的目標。"

仍然面臨許多工程挑戰

中國并非唯一一個在努力推進鬼成像技術的國家。美國陸軍研究實驗室從2003年就開始在此方面努力。不過中國團隊于2011年在全球率先通過地面實驗展示該技術的工程可行性。3年后，美軍實驗室才宣布類似結果。龔文林表示，"我們在地面上擊敗了他們，我們有信心在太空再次擊敗他們"。據稱，龔文林的實驗室正在與包括美國陸軍研究實驗室在內的海外競爭者就盡快推出世界上第一顆鬼成像衛星展開競爭。

報道稱，鬼成像技術可能成為軍事行動的"游戲規則改變者"。"每年有200名量子光學科學家聚集在中國，分享他們的新發現和工程應用的最新進展"。不過報道也承認，要建造鬼成像衛星，必須克服許多工程上的挑戰。

據介紹，如果衛星使用自然光源，如太陽和月亮光，那么就需要有非常快速的傳感器來檢測光線的微小變化，甚至需要能探測到幾十億分之一秒的變化，并捕捉其中量子物理現象。如果使用激光等人造光源，則需要非常強大的功率，才能到達距離地面較遠的目標。

鬼成像技術的一個挑戰仍然是遠距離成像。另外，鬼成像衛星用來發現跟蹤飛行目標也比較困難。現在的光學衛星和合成孔徑雷達衛星已經可以發現地面上的飛機，但是并未應用于對飛行中的飛機進行探測、跟蹤和預警，因為飛行中的飛機是高動態目標，衛星運行有一定軌跡，相機視角有限，實時檢測地面背景下的飛機也很難，即便鬼成像衛星研制成功，將其用于探測飛行中的隱形飛機，可能還要多研究。

相關專家表示，中國已經建成并運行了世界上第一顆、也是唯一的量子衛星，為中國科學家提供了大量的實驗數據和工程經驗。報道稱，"鬼成像理論已經確立和被理解，未來應用的速度很大程度上取決于政府愿意花多少錢。"

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