本書針對量子雷達(dá)原理進(jìn)行了系統(tǒng)性總結(jié)，內(nèi)容包括了量子雷達(dá)的研究概況、量子雷達(dá)基本原理、量子信息基本知識、量子雷達(dá)的性能指標(biāo)計算方法、高斯態(tài)和非高斯態(tài)量子雷達(dá)等基本理論，以及國際上第一個量子雷達(dá)實(shí)驗(yàn)的理論剖析等。
量子信息是世紀(jì)末期興起的新型信息處理技術(shù)，它的特點(diǎn)是以量子體系的量子態(tài)來加載和編碼信息、以量子力學(xué)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(shù)在密碼學(xué)和計算機(jī)科學(xué)中具有優(yōu)勢。建立在量子原理和海森堡測不準(zhǔn)原理上的量子密碼，可以在相距遙遠(yuǎn)的通信雙方建立起保密的會話密鑰，并借此實(shí)現(xiàn)通信的無條件。量子態(tài)的疊加性給計算機(jī)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(fù)雜度降低到多項(xiàng)式量級，這意味著以大數(shù)因子困難性為基礎(chǔ)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(yán)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(xué)和美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)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(fù)雜度由0(n)降低到Inn，實(shí)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(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的目標(biāo)探測與識別中，誕生了量子雷達(dá)技術(shù)。從傳統(tǒng)雷達(dá)的發(fā)展歷程來看，量子雷達(dá)僅僅處于整個未來量子雷達(dá)體系的雛形階段能上看，目前的量子雷達(dá)主要集中在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)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(dá)得到了國內(nèi)外諸多研究機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注，基于量子雷達(dá)的量子成像與量子測距也都相繼展開。本書結(jié)合我來在量子雷達(dá)方面的新研究成果，首先用前6章就量子雷達(dá)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(xué)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(dá)、非高斯態(tài)量子雷達(dá)、量子雷達(dá)接收機(jī)等幾個方面系統(tǒng)、深入地討論了量子雷達(dá)的實(shí)際性能。后，為了與量子雷達(dá)實(shí)驗(yàn)接軌，我們還在第14章對國際上個量子雷達(dá)實(shí)驗(yàn)裝行了介紹。有興趣、有條件的讀者可以對實(shí)驗(yàn)量子雷達(dá)展開研究。
第1章緒論
1.1量子雷達(dá)的基本況1.2量子雷達(dá)研究的必要性1.3量子雷達(dá)體系全貌
1.4量子雷達(dá)文獻(xiàn)分析
1.4.1文獻(xiàn)年度分析
1.4.2文獻(xiàn)國家分析
1.5國內(nèi)外量子雷達(dá)的發(fā)展趨勢1.6國外量子雷達(dá)研究團(tuán)體.......1.7本書的章節(jié)安排.....
部分量子信息與量子雷達(dá)
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(zhuǎn)換態(tài).2.6小結(jié)
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(xué)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(xué)分束器的矩陣表示
3.4.4任意態(tài)輸入
3.5小結(jié)
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(jié)
第5章量子雷達(dá)的簡化模型
5.1量子雷達(dá)模型
5.2量子雷達(dá)中的量子態(tài)演化
5.2.1目標(biāo)存在時
5.2.2目標(biāo)不存在時
5.3目標(biāo)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(jié)
第6章含環(huán)境噪聲的量子雷達(dá)
6.1環(huán)境噪聲下的量子雷達(dá)
6.2接收機(jī)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(biāo)探測.6.5量子雷達(dá)的性
6.5.1傳統(tǒng)雷達(dá)的漸近誤判概率
6.5.2與傳統(tǒng)雷達(dá)性能比較
6.6小結(jié)
……
第14章量子雷達(dá)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
14.1實(shí)驗(yàn)原理圖
14.2實(shí)驗(yàn)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(biāo)推測規(guī)則及誤判概率
14.3.1量子雷達(dá)
14.3.2傳統(tǒng)雷達(dá)...
14.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果.
14.5小結(jié)
第15結(jié)與展望
15.1國內(nèi)外發(fā)展趨結(jié)。
15.2量子雷達(dá)的發(fā)展前景
15.3未來微波量子雷達(dá)構(gòu)想
附錄
A.1五維量子態(tài)的程序
A.1.1基礎(chǔ)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(xué)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(xiàng)式
A.6泡利矩陣
A.7高斯積分
A.8光子數(shù)探測誘導(dǎo)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(shù)語
參考文獻(xiàn)
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