本書針對(duì)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(shí)、量子雷達(dá)的性能指標(biāo)計(jì)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(guó)際上第一個(gè)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(cè)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(jì)算機(jī)科學(xué)中具有優(yōu)勢(shì)。建立在量子原理和海森堡測(cè)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(huì)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(jì)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(jí)，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(jì)算條件下已不再，量子計(jì)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(guó)的布里斯托大學(xué)和美國(guó)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(cè)與識(shí)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(gè)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(shì)，量子雷達(dá)得到了國(guó)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(cè)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(shí)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(gè)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(duì)國(guó)際上個(gè)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(duì)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(guó)家分析
1.5國(guó)內(nèi)外量子雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)1.6國(guó)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(shí)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?cái)嗯c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(cè)量
4.1測(cè)量與量子測(cè)量
4.2量子測(cè)量的分類
4.2.1投影量子測(cè)量與廣義量子測(cè)量4.2.2直接量子測(cè)量與間接量子測(cè)量4.2.3局域量子測(cè)量與全局量子測(cè)量4.3基于量子測(cè)量的單光子態(tài)制備
4.4基于量子測(cè)量的量子態(tài)區(qū)分
4.5小結(jié)
第5章量子雷達(dá)的簡(jiǎn)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(shí)
5.2.2目標(biāo)不存在時(shí)
5.3目標(biāo)探測(cè)與量子態(tài)區(qū)分
5.3.1基于光子數(shù)探測(cè)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?cái)嘞碌牧孔蛹m纏
6.3優(yōu)量子態(tài)區(qū)分時(shí)的誤判概率基于多份量子態(tài)的目標(biāo)探測(cè).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(cè)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(guó)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(jì)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(cè)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(jì)算.
A.11 (a,b,c,-c)型兩模高斯態(tài)的密度矩陣計(jì)算A.12(a,b,c,c)型兩模高斯態(tài)的密度矩陣計(jì)算A.13術(shù)語
參考文獻(xiàn)
書單推薦
