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Engineering Constraints and Application Regimes of Quantum Radar

Bischeltsrieder, Florian und Würth, Michael und Russer, Johannes und Peichl, Markus und Utschick, Wolfgang (2024) Engineering Constraints and Application Regimes of Quantum Radar. IEEE Transactions on Radar Systems. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TRS.2024.3361048. ISSN 2832-7357.

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6MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10433854

Kurzfassung

Quantum radar is an emerging technique, currently at the experimental stage, that promises to disrupt the well-established field of conventional radar. Recent progress shows that it is possible to generate and use entangled pairs of microwave photons for detection purposes and to obtain an advantage over a classical radar. In this work, we study the currently experimentally feasible type of quantum correlation radar. To this end, we compare different radar architectures, quantum and classical, by analyzing their detection performances by means of the receiver operating characteristic (ROC), the minimum error probability as well as the Chernoff bound. The underlying system models are based on quantum mechanical formulations as well as conventional signal theory. Where it is appropriate and necessary to facilitate our analysis, we apply the central limit theorem to establish the Gaussianity of the observable quantities. A conceptual analogy between the quantum and classic points-of-view is drawn and supported by results showing the asymptotic behavior of the ROC curves of both physical descriptions depending on the power levels of signal and noise. We come to exact and comprehensible conclusions on the current state of quantum radar in comparison to classic radar with a detailed mapping of the radar operating regime (measurement time, signal-to-noise ratio, environmental noise level, target object size and distance) in which a quantum advantage is attainable.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/202555/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Engineering Constraints and Application Regimes of Quantum Radar
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bischeltsrieder, FlorianFlorian.Bischeltsrieder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0495-2810NICHT SPEZIFIZIERT
Würth, Michaelmichael.wuerth (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Russer, Johannesjrusser (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peichl, MarkusMarkus.Peichl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0226-9786NICHT SPEZIFIZIERT
Utschick, Wolfgangutschick (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 Februar 2024
Erschienen in:IEEE Transactions on Radar Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/TRS.2024.3361048
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2832-7357
Status:veröffentlicht
Stichwörter:radar, detection, quantum radar, radar theory
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Aufklärung und Sicherheit
Hinterlegt von: Bischeltsrieder, Florian
Hinterlegt am:15 Feb 2024 09:07
Letzte Änderung:11 Nov 2024 14:04

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