تحلیل ساختار، فناوری ها و عملکرد رادار کوانتومی در ناحیه مایکروویو

در این مقاله مروری تحلیلی بر رادار کوانتومی در ناحیه مایکروویو صورت می پذیرد. به این ترتیب ابتدا اجزا و مشخصات این نوع رادارها از جمله منبع کوانتومی مایکروویو، آشکارساز کوانتومی، سطح مقطع راداری کوانتومی و تضعیف انتشار کوانتومی تشریح می گردد. در ادامه تحلیل عملکرد یک نمونه آزمایشگاهی رادار کوانتومی ارائه و مقادیر سیگنال به نویز آشکارسازی آن بیان خواهد شد. همچنین جهت مقایسه عملکرد رادارهای کلاسیک هموداین و هتروداین ارائه می گردد. تحقیقات نشان می دهد که تقویت کننده پارامتریک ژورفسون یک المان کلیدی برای رادار کوانتومی می باشد. رادار کوانتومی از نظر سطح مقطع به اندازه 3 دسیبل عملکرد بهتر از رادارهای کلاسیک دارد. همچنین اثبات می شود که با فرض آشکارسازی کامل تعداد فوتون های شاهد، رویکرد کوانتومی علی رغم از بین رفتن درهم تنیدگی موجب بهبود آشکارسازی هدف خواهد شد. با توجه به اینکه جهت تولید و انتشار سیگنال درهم تنیده می بایست توان انتشار کم باشد انتظار می رود که رویکرد برتابندگی کوانتومی مایکروویو بیشتر برای کابردهای برد کوتاه و کم توان همچون رادارهای امنیتی و پزشکی قابل استفاده باشد.

Analysis of structure, technologies and performance of microwave quantum radar

In this paper we review the microwave quantum radar. At first, the component and properties of this type of radars such as microwave quantum source, quantum detector, quantum radar cross section and attenuation of quantum propagation are investigated. Then, the performance of a prototype for quantum radar is described and the amount of provided signal to noise ratio is presented. Moreover, the performance of homodyne and heterodyne classical radars are presented for comparison. The investigations show that the Josephson parametric amplifier is a key component for microwave quantum radar. The results also show that this radar provides at least 3 dB better performance than classical radars in term of radar cross section. Moreover, it is demonstrated that the quantum approach improves the target detection in spite of disappearing the entanglement. It is remarked that the microwave quantum illumination will be capable for short range and low power applications such as security and medical radars because its transmit power should be low for the propagation of entangled signals.