中国媒体近日报道称，中国已开始大规模生产量子雷达系统，据信该系统能够探测到美国F-22和F-35等隐形战机，而这些战机是世界上最先进的战机之一。此举可能代表着电子战领域的一项技术飞跃。
传统雷达的工作原理是发射无线电波，这些无线电波遇到物体后会反射回来，并被解读为目标的位置信息，类似于蝙蝠的视觉。
然而，量子雷达依赖于完全不同的物理原理，它使用单个光子而非无线电波。这使得雷达能够以前所未有的精度探测到哪怕是最小的物体。
世界上最强大的战斗机
F-22 战斗机造价高达 3.5 亿美元，是世界上最先进的战斗机之一。它配备了第五代技术，集超音速飞行、卓越的机动性、隐身能力以及多种传感器集成于一体，使其能够在各种天气条件下作战。
这款战斗机最初设计用于夺取制空权——即在军事冲突中控制特定区域上空的作战行动。
另一方面，F-35 隐形战斗机造价高达 1.155 亿美元，是一款多用途战斗机，同样也是一款第五代战机。它具备执行空对空作战、精确对地打击和侦察任务的能力。
这款战斗机可以在一次任务中切换不同的任务角色，使其能够在各种作战场景中灵活应对。
相比之下，中国拥有成都歼-20战斗机，这是一款由成都飞机工业集团为中国人民解放军空军研制的第五代多用途战斗机。这款战机的造价与F-35大致相同，被认为是目前中国最先进的战斗机。
一般来说，第五代战斗机都具备低可探测性（隐身）特性，以降低其雷达反射截面。这主要通过使用不易散射雷达波的先进化学涂层以及超越雷达探测能力的飞机工程设计来实现。
此外，武器被隐藏在机身内部，使其热信号降至极低水平，从而无法被现有的红外雷达探测到。
单光子之谜
但量子雷达克服了所有这些限制。要了解其精准的奥秘，我们首先来了解光子——即构成光的基本粒子。当我们谈到“单光子探测器”时，我们指的是一种能够探测单个光粒子的设备——考虑到人眼需要每秒数十亿个光子才能清晰地看到一盏小小的台灯，这无疑是一项了不起的成就。
使用单个光子而非无线电波可以实现极其精确的探测，因为单个光子的量子态可以被非常精确地追踪（包括相位、偏振和能量）。
这种雷达的原理是将光子的微弱能量转换成可测量的电脉冲。当一个光子进入雷达系统时，它会在设备的敏感材料内部触发一系列精确的相互作用，最终产生微弱的电流，这个电流可以被解读为“单光子信号”。
纠缠光子
这里独特之处在于，这些光子可以以量子纠缠对的形式产生，也就是说，即使相距遥远，其中一个光子的任何变化都会影响另一个光子。
量子纠缠是一种引人入胜的物理现象，当两个粒子（例如两个光子或两个电子）之间建立起深度联系时，它们的状态就会相互依存，而与空间距离无关。
如果一个粒子的状态发生变化，另一个粒子的状态也会立即以协调的方式发生变化，仿佛它们之间存在着一种超越距离的无形通信。
为了理解这个概念，想象一下你有一副魔法骰子，一副在你身处埃及开罗，另一副在你朋友身处日本东京的手中。你们同时掷骰子，奇怪的是，每次掷出的点数都相同，尽管骰子只是普通的塑料制品，无法感知任何事物。
这就是量子纠缠在自然界中的运作方式：两个源自同一源头的粒子始终保持着联系。无论相距多远，只要测量其中一个光子的状态，另一个的状态就能立即确定。
在量子雷达中，当两个纠缠光子中的一个撞击物体时，物体的属性（例如方向或偏振）会发生变化。这种变化可以被留在雷达系统中的另一个光子精确探测到。
因此，即使信号反射强度不如传统雷达，该系统也能探测到隐形飞机在光子路径上造成的细微变化。
四通道探测器
据Intersting Engineering网站报道，中国研究人员开发了一种“四通道单光子探测器”，据称其灵敏度足以探测单个光子。
这项成果有望推动小型、节能的场量子雷达的生产，这些雷达可以轻松部署在军事基地、飞机和舰船上。
尽管这一概念引人入胜，但中国尚未公布公开的科学数据或实地测试记录，以证实这种量子雷达确实能够在实际作战环境中探测到F-22或F-35战机。
此外，许多科学家质疑在远距离或不断变化的大气条件下稳定量子纠缠的可行性。量子纠缠是一种非常脆弱的现象，很容易被打破，导致两个光子之间的联系消失。
热噪声和电磁干扰也会削弱量子信号，使其在战争中的实际应用变得极其困难。
中国此前的成功经验
尽管如此，中国在单光子探测器的研发方面已取得显著成就。例如，2019年，中国科学技术大学的科学家成功研发出一种能够在严酷的太空环境中工作的单光子探测器。
太空充满宇宙辐射和高能粒子，这些粒子会干扰任何光学探测器。这些粒子会产生虚假信号，暗示存在虚假光子。
为了克服这一问题，研究人员采用了铝钽双层金属屏蔽层来保护探测器的内部组件。此外，该装置还被冷却至零下15摄氏度，以最大限度地减少干扰信号的热噪声。
该探测器成功地将错误率从每秒200多次降低到每秒约0.5次。该装置在中国发射的用于测试空间量子通信的MISIOS卫星上进行了测试，并证明了其能够有效地接收来自数百公里外地球的单光子信号。
当然，这项成就仅限于量子通信领域。如果量子雷达领域的这项技术被证明是真的，它将彻底改变空中力量的平衡，因为美国及其盟友自 20 世纪 90 年代以来一直依赖的“隐身”原则可能会失去其有效性。
中国的尝试
中国探测隐形战斗机的努力仍在继续。例如，2023年9月，中国人民解放军空军的一个研究团队宣布，他们利用SpaceX公司星链卫星发射的电磁波，成功探测到一架雷达反射截面与美国F-22和F-35战斗机类似的飞机。
SpaceX公司由伊隆·马斯克所有，以拥有全球最大的近地轨道卫星网络而闻名，其6000多颗卫星发射高频信号，提供高速互联网服务。
在实验中，该团队在中国南部广东省沿海地区放飞了雷达反射截面与这两架飞机相同的DJI Phantom 4 Pro小型无人机。雷达屏幕上显示了它们的轨迹和运动轨迹。
科学家解释说，之所以能够探测到这些无人机，是因为一颗飞越菲律宾上空的星链卫星的电磁辐射照射到了无人机上。
根据该团队宣布已被《信号处理杂志》（Journal of Signal Processing）接收发表的研究，他们的雷达本身不发射任何辐射，而是作为接收器接收来自通信卫星（例如星链卫星）在大气层上空飞行时发射的电磁信号。无人机干扰了雷达信号，从而暴露了无人机的存在。
研究人员解释说，隐形飞机的尾迹总是可以被探测到，因为它们会穿过高层大气中的卫星和地面接收器之间的空域。卫星数量越多（预计未来还会增加），探测这类飞机就越容易。
该研究团队计划在真正的隐形飞机上进行高空飞行实验，以验证他们的发现。虽然小型无人机的雷达反射截面积与隐形飞机相似，但这些无人机是在低空飞行的。
隐形时代即将结束
事实上，一些专家认为，我们所熟知的“隐形时代”即将结束。这不仅仅是中国的努力；新兴技术正在威胁整个隐形领域，例如不易受飞机角度影响且即使精度有限也能探测到飞机的低频雷达。
此外，多位置雷达也取得了显著发展，其发射站和接收站彼此分离，使得飞机难以同时欺骗所有方向。
现代红外跟踪系统现在可以以前所未有的精度从远距离探测到飞机机身或发动机的热信号，且自身不发射可探测信号。
当然，人工智能和数据集成为这一规模增添了复杂性，因为智能系统可以将来自雷达、民用天线和卫星的不同信号整合起来，从而构建出隐形目标的精确“跟踪图像”。
事实上，包括中国军队在内的主要军事力量已经开始发展“隐形”概念，并将其融入到摒弃“孤狼”作战方式的新战略中。隐形战斗机已成为协调飞机、舰艇和导弹之间作战的网络中的一个节点。
在此背景下，人工智能和集群战术发挥了重要作用。数百架小型无人机（UAV）凭借其庞大的数量和多样化的飞行路线，能够迷惑敌方防御系统。因此，尽管它们在雷达上可见，却仍然具有一定的隐身能力。
即使飞机被探测到，也可以利用先进的干扰和欺骗技术来迷惑敌方，阻止雷达锁定。这意味着，虽然雷达能够“看到”战斗机，但却难以将其作为目标，也难以持续监测其位置和速度，从而无法有效地引导防空武器。
归根结底，如今的局面是一场由来已久的隐身与探测之间的较量。这就像两队人马之间的一场棋局：一队提出科学原理并将其应用于技术实践，另一队则找出该原理的漏洞。第一队解决问题，第二队又找出解决方案的缺陷，如此循环往复，永无止境。