雷达是一种用无线电波的反射信号发现目标并测定其空间位置、移动方向、速度、相对距离以及大概形状的电子设备。雷达地下成像指的是利用探地雷达技术来获取地下结构的图像，常被广泛应用于工程、考古、地质和环境研究等领域，用于探测地下管线、文物、地质构造等。

量子雷达则是一种利用量子力学原理来探测目标物体的先进雷达技术。它与传统雷达的主要区别在于，量子雷达利用量子态的特性（如量子纠缠、量子叠加等）来实现更高效、更灵敏的探测。

近日，来自美国国家标准技术研究所的团队开发了一种新型雷达，有望提升地下成像技术。该雷达利用玻璃容器内的原子云来探测反射的无线电波，通过量子力学特性实现测量功能。虽然目前仍是原型机，但其设计用途包括地下管线铺设、天然气钻井定位、考古遗址发掘等需要探测埋藏物体的场景。

与传统雷达类似，该设备发射无线电波并接收物体反射波，通过测量反射波返回时间即可确定物体位置。传统雷达依赖大型天线等接收组件探测反射波，而新设备则通过检测反射波与原子云的相互作用来实现信号接收。

作为量子雷达核心组件的玻璃容器内充满常温下的铯原子。研究人员利用激光将每个铯原子“膨胀”至接近细菌大小（约常规尺寸的 1 万倍），这种处于膨胀态的原子被称为里德伯原子。

当无线电波与里德伯原子相遇时，会扰动原子核周围电子云的分布。研究人员通过激光照射检测这种扰动：原子受激发光时，若正与无线电波相互作用，其发光颜色会产生变化。通过监测这种色变现象，原子云便成为了无线电接收器。

波兰华沙大学物理学家Michał Parniak指出，里德伯原子的独特优势在于无需调整物理结构就能响应宽频段无线电波，这意味着同一个设备可以适应从地下探测到通信传输等不同场景的需求。

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研究人员在实验室内设置了无线电波发射器，并将里德伯原子接收器（通过光纤与室外光学平台连接）置于其中。测试中，他们向约 A4纸大小的铜板、数根管道及钢棒等目标物发射无线电波，这些物体最远距离接收器五米。该雷达系统成功将物体定位精度控制4.7厘米以内。

其他研究团队也在探索里德伯原子的雷达应用潜力：Michał Parniak课题组近期开发了用于汽车雷达芯片故障诊断的里德伯原子射频传感器；另有学者正研究该技术测量土壤湿度的可行性。

但要使量子雷达具备商业价值，仍需持续改进，包括提升弱信号检测灵敏度等。

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