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本书首先从光子理论和经典雷达理论开始，引入了量子雷达的概念。采用量子动力学重点阐述了干涉测量量子雷达和量子照射，并简单讨论了量子激光雷达(LADAR)和量子雷达发射机和接收机的一些技术。接着对量子雷达散射截面积进行了分析。最后在之前的讨论研究基础上得出量子雷达可以提升对隐身目标的探测能力和辨认能力，并提出了在各学科理论和实验研究中未来量子雷达研究所面临的挑战。读者并不需要具备经典雷达的理论专业知识，应熟悉非相对论量子力学、狭义相对论和经典电动力学的基本原理。

目    录
第1章  导言
1.1  雷达系统的改进需求
1.2  从量子信息到量子传感器
1.3  量子雷达技术
1.4  量子雷达研究团体
1.5  小结
第2章  光子
2.1  麦克斯韦方程
2.2  量子化电磁场
2.3  光子
2.4  光子的相互作用
2.5  经典限制
2.6  光子定位
2.7  光子探测
2.8  光子波函数
2.9  衰减介质中的传播
2.9.1  经典光的衰减
2.9.2  量子化光的衰减
2.10小结
第3章  光子散射
3.1  光线反射的物理特性
3.2  原子光子散射
3.2.1  跃迁幅度
3.2.2  散射截面积
3.2.3  散射张量
3.2.4  频率不变性
3.2.5  散射截面积
3.3  镜面光子散射
3.3.1  杨氏双缝实验
3.3.2  杨氏双散射体实验
3.3.3  杨氏多散射体实验
3.3.4  镜面反射的散射
3.3.5  光子的经典路径
3.4  展望
3.4.1  好反射器
3.4.2  镜面的尺寸
3.4.3  原子间距离
3.4.4  光子数量
3.5  小结
第4章  经典雷达理论
4.1  雷达方程
4.2  最大探测距离
4.3  雷达干扰
4.4  雷达散射截面积
4.5  散射区域
4.6  雷达X波段
4.7  散射成因
4.8  镜面和端部回波
4.8.1  球面目标
4.8.2  矩形目标
4.8.3  几何结构、 频率和副瓣
4.9  光学区下的能量守恒
4.10雷达作为信息通道
4.11小结
第5章  量子雷达理论
5.1  远程量子传感器
5.1.1  量子测量的一些固有局限
5.1.2  远程量子传感器的分类
5.1.3  单光子量子雷达
5.1.4  纠缠光子量子雷达
5.1.5  量子激光雷达
5.2  干涉量子雷达
5.2.1  量子干涉测量法
5.2.2  衰减量子干涉测量法
5.2.3  可分离态
5.2.4  大气量子干涉测量法
5.2.5  自适应光学校正
5.3  量子照明
5.3.1  非纠缠光子
5.3.2  纠缠光子
5.3.3  灵敏度比较
5.3.4  高斯状态
5.3.5  纠缠测量法
5.4  量子雷达干扰机
5.5  量子雷达的物理实现
5.5.1  发射机
5.5.2  接收机
5.6  小结
第6章  量子雷达散射截面
6.1  量子雷达散射截面的特性
6.2  入射量子场和散射量子场
6.3  量子雷达散射截面的定义
6.4  量子雷达方程式
6.5  矩形目标的σQ仿真
6.5.1  解析式
6.5.2  副瓣结构
6.5.3  σQ和σC的对比
6.5.4  目标的几何结构
6.5.5  作用距离的独立性
6.5.6  小目标
6.5.7  高频光子
6.5.8  原子结构
6.5.9  多光子
6.6  小结
第7章  结论
7.1  待研究的问题
7.2  结束语

译  者  序
雷达技术经过半个多世纪的发展, 所肩负的使命越来越重, 但同时所面临的挑战也越来越严峻。隐身目标、复杂电磁干扰和杂波环境为雷达技术的发展提供全新的课题。
量子信息科学是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科， 其以量子物理学为基础， 开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理方式， 用一种革命性的方式对信息进行编码、存储、传输和操纵， 从而可以带来许多神奇的特性。由于量子信息科学可以突破经典信息系统的性能极限， 被认为具有经典信息无法比拟的技术优势和发展前景。
量子雷达源于未来雷达的使命及所面临的诸多挑战而提出的新型探测概念和体制， 量子雷达本质是利用光量子作为光频电磁波微观粒子， 在目标散射和信号检测等方面， 具有不同于传统电磁波的物理特性， 提升雷达对于目标的探测性能， 同时提升雷达的抗干扰、抗欺骗的能力。
因此， 量子雷达是一项新兴技术， 是一个值得深入探讨的新概念， 在美国多个大学、研究中心得到关注及开展研究， 为此， 我们及时将TTT Exelis公司的Marco Langagorta博士所著的Quantum Radar一书组织翻译， 该书对量子雷达理论进行了概述， 但方法较有意义， 给出了两种设想模型， 提供了新的研究结果， 这些对我们从事雷达技术相关研究的科技人员无疑是值得一读的一本书。
在本书的翻译过程中，  周万幸、 吴鸣亚、 胡明春与金林组织、完成翻译和审校的全过程，  并得到了预研部部长孙俊及江涛主任和中国科学技术大学朱冰教授等多位专家的帮助，  在此深表感谢！另外，  邓大松初译了第1章，  沙舟初译了第2章，  张蕾和邵余红初译了第3章， 邵余红和张春雁初译了第4章， 朱宝明和陈荣初译了第5章， 冯晓磊初译了第6章和第7章。在此，  对他们所做的工作也一并表示感谢。
由于译者的水平有限， 翻译过程中难免存在未尽和疏漏之处， 敬请广大同行读者批评指正。

中国电子科技集团公司第十四研究所所长
                                              前    言
近年来， 科学攻关的主要领域之一就是利用量子现象， 实现明显改进各种传统信息处理设备的性能。特别是，  量子计算机和通信系统已被公认为将对信息基础设施产生革命性影响。
量子信息科技的进步对量子传感器的开发产生了巨大影响： 即利用量子现象，  提高传感器的灵敏度。
量子信息科学与量子传感技术之间的互动具有重大意义。比如，  量子传感器的数学原理可以用“噪声量子通道”来表达。此外，  随着量子计算技术发展而开发的量子操作技术有助于量子传感硬件的实现。
需指出的是，  尽管量子传感技术的成熟度尚不及量子计算技术，  但其工程化实现更简单。例如，  一部量子计算机需要大量任意叠加的量子位元，  且相干时间需足够长，  实现众多门的复杂计算。而量子传感器仅需少量处于特定纠缠态的量子位元，  且需要的量子处理工作较少。因此，  要想构建虚拟量子计算机，  必须先开发相关量子信息技术的实际应用，  而开发量子传感器，  似乎成为一个不错的近期选择。 
量子雷达可探测、 识别和分辨射频隐身平台和武器系统等。初步研究结果表明，  与不采用纠缠光子的雷达相比，  利用纠缠光子的量子雷达的分辨率的提高呈二次方增长。另外，  量子雷达比传统雷达的目标能见度更高，  且量子旁瓣为射频隐身目标的探测提供了一种新方法。
本书对量子雷达理论进行了简要概述。我们的方法具有教育意义。第1章阐述了量子雷达的研究动力。第2章描述了光子及其与物质相互作用的方程式。第3章将讨论光子的镜面反射，  利用量子电动力学和干涉测量学对镜面反射进行独具一格的量子阐述。在第4章，  我们将回顾经典雷达技术及相关的雷达截面积技术。第5章将详细阐述量子雷达理论，  重点分析干涉式量子雷达和量子照射设备。最后，  第6章详细讨论了量子雷达散射截面积，  以及球形目标和矩形目标的雷达散射截面积样例。此外，  本书还提供了一些新的研究结果，  如多种大气条件下，  X波段电磁波的量子干涉分析研究、 量子雷达方程式推导、 量子雷达干扰讨论等。
本书的读者对象需熟悉非相对论量子力学、 狭义相对论和经典电动力学的基本原理。本书对量子电动力学及其在量子雷达中的应用阐述较为简单，  但给出了所有的相关方程式。此外，  读者并不需要具备任何经典雷达理论的专业知识。

Marco Lanzagorta2011年7月致    谢
非常感谢Keye Martin的良言和鼓励。我还要致谢James McCracken，  James Troupe和Jeffrey Uhlmann， 通看原稿并提出重要的改正、 建议和意见。特别鸣谢Bryan O’Gorman， 提供了雷达截面积仿真代码初版。当然， 我要对编辑Mike Morgan的鼓励与有力支持表示深深的感谢。最后， 还要感谢Pam Lamb， 因为她的后勤支持使我的生活变得如此简单。
衷心地感谢美国海军研究办公室（ONR）量子信息科学基础研究挑战项目组和ITT Exelis公司提供的支持。

Marco Lanzagorta2011年10月目

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