Page 187 - 当代控制理论及应用技术概论

第五章 量子控制研究

更换单探测器就可以低成本地实现多波段的探测；单像素成像技术能够在欠采样
的情况下实现对目标的成像，并且一些图像恢复算法在一定程度上具有抗噪声、
抗湍流的功效。所以，单像素相机将会在极端环境下代替 CCD，成为在星地遥感、
水下成像、极弱光成像中的新一代探测装置。除此之外，单像素成像技术今后可
能会与机器学习相结合，在极低采样率下无需做到成像，就能实现对目标的边缘

检测或获取目标的其他重要信息。未来，单光子扫描成像和非视域成像技术将会
在探测距离、分辨率等技术指标上不断实现更高的突破，并深度应用于三维遥感
探测、军事战场和反恐行动之中。

（四）量子定位技术
量子定位技术是基于传统无线电导航定位系统的同步、信息传输、测距（测
角 / 测时差 / 测相差 / 测频差）和解算（位置 / 方向 / 姿态）基本原理，利用量子
的纠缠和压缩特性实现超越经典测量中能量、带宽和精度的限制。根据理论分析
量子定位技术在定位精度、安全性和抗干扰方面远优于无线电导航定位系统。理

论计算表明，量子定位系统（QPS）的定位精度至少是现有经典无线电导航定位
系统的 M*N 倍（M 束光脉冲，每束光脉冲包含 N 个光子），是经典光学测距的
MN1/2 倍。量子定位系统可很容易地解决保密通信和防窃听的问题。量子定位系

统由于采用量子光信号，不存在电磁干扰问题，同时，量子测不准性保证了噪声
干扰的可检测性。
1. 量子定位系统的原理
量子定位技术利用具有量子特性的激光脉冲，取代传统 GPS 的微波信号来
实现精确定位。区别于微波信号的长波长波束覆盖宽，激光的波长很短指向性很

高，卫星与用户间的传统同步方法不再适用。因此量子定位系统的定位不应是取
代现有 GPS，而是与 GPS 相结合，实现安全高精度的定位目的。通过对量子定
位技术原理的研究与优选，提出具有实用性的量子定位系统体系架构以及面向用

户的应用模式，才能将量子定位系统推广应用。
量子定位系统由量子纠缠态光源、HOM 干涉测量部分以及系统控制部分组
成，其基本原理与关键特性如下。
（1）高性能量子纠缠态光源。在光与非线性晶体相互作用的过程中，能够
产生一种非线性光学效应，这种效应一对低频率光子具有很强的量子纠缠、关联

和非定域特性，可实现时间和空间上的高精度测量。作为光源，光子纠缠态的纠

179
179