量子纠缠信号独特的空间关联特性可以突破经典成像所面临的距离、精度等技术壁垒。由此总结纠缠信号“鬼成像”的原理，将之引入导航领域，提出一种基于腔电光力转换器制备的杂化纠缠量子信号的成像方案。通过理论分析和仿真，相比于传统成像方式，其充分利用纠缠微波信号空间关联特性，以“非局域”的方式生成了用经典方法无法看到的图像。在弱信号探测时，信噪比高于经典方案，即成像质量优于经典方案，且具有经典方案不具备的极强的抗大气湍流扰动能力。

传统的无线电导航技术借助量子纠缠信号优越的特性可以突破所面临的技术壁垒，实现高精度的测量。结合量子照明的原理和腔电光力转换器，提出了一种基于量子微波纠缠信号的导航测距方案。通过将测距任务模型化为一个多目标假设测试问题，突破了量子照明中二元假设检验的限制。同时，通过理论分析和仿真，证明了所提测距方案在误差指数方面具有优势，且在测距精度上优于经典的测距方案。

惯性导航具有自主性强,隐蔽性好,全天候、全天时工作等优点,成为战略、战术**不可或缺的核心导航方式,同时对惯性器件提出了高精度的要求。基于光阱力的原子加速度计为闭环系统,由于结构中没有机械连接,弹性支撑部分的摩擦阻尼对测量结果的影响较小,具有抗干扰能力强、精度高等优点,是实现小型化高精度加速度计的有效方案。根据瑞利散射模型,建立了单轴双光束加速度计的力学模型,并进行了数值仿真。同时分析并仿真了激光波长、聚焦程度等光阱参数对光阱力的影响。通过对加速度计的灵敏度分析,对参数进行了优化,得到了10 -7g·nm -1(g=10 m·s -2)的测量灵敏度。研究结果表明,基于光阱力的原子加速度计具有较高的测量精度。

目前罗兰C台链中所有台站受到原子钟积累误差和无线电信号测量精度限制,并没有实现高精度时间同步。基于连续变量纠缠交换方式和位于主副台的延迟装置,可以高精度检测纠缠光场正交分量的相位差信息,从而得到主台和多个副台的同步时差信息。经过理论推导和仿真分析可知,利用所提方案能使多台站同步精度达到皮秒级别。通过分析台间同步量子信道的安全性可知,任何外界窃听行为都将导致主副台误码率提高。

压缩真空光输入和平衡零拍探测可有效增强Sagnac效应, 提高陀螺精度;考虑平衡零拍探测的相位精度与相位自身相关, 仅在某特定相位能达到最佳灵敏度, 设计了一种基于光子计数法提取Sagnac输出相位的方案, 并利用贝叶斯理论估计相位.理论分析结果表明, 该方法能突破散粒噪声极限, 相位精度不再受限于相位自身, 且当压缩真空光和相干激光功率相同时, 精度在理论上能达到海森堡极限.

量子纠缠微波信号是微波频段的连续变量纠缠态,在固态量子信息处理、量子计算机和 量子通信等领域有巨大的应用前景。在超导条件下利用泵浦信号驱动约瑟夫森结可以产生纠缠微波。 简述了约瑟夫森参量放大器、约瑟夫森环形调制器和约瑟夫森混合器3种参量设备,介绍了2种基于 超导约瑟夫森结的双路径量子纠缠微波生成方案,比较了它们的异同,并指出了目前存在的问题, 预测了纠缠微波未来的研究方向和发展趋势。

约瑟夫森混合器是一种能够生成纠缠量子微波信号的电路。 建立了约瑟夫森混合器的等效电路模型, 对三波混频哈密顿量进行量子化,研究了约瑟夫森结的临界电流、分路线性电感、谐振器传输线等效电感 以及外加穿过环路磁通对三波混频强度的影响。仿真结果表明:约瑟夫森结的临界电流决定了选择的线性 电感最大值,而对三波混频强度影响不大;线性电感的大小决定了外加穿过环路磁通的最优值以及三波混 频强度的最大值;谐振器传输线等效电感在允许范围内越小越好。研究对于有效选择电路元器件参数, 提高纠缠量子微波生成能力有重要价值。

缩比模拟是研究电磁效应的有效方法。微波波段的大尺度缩比需要毫米波甚至太赫兹波段的辐射源，但实现技术复杂。提出使用光波模拟电磁散射效应的方法，并从光波的本质、光与无线电波的反射、绕射和干涉效应等方面研究分析了光波与无线电波的物理相似性; 从长相干光源、波束赋形、偏振方式实现、宽视角接收、散射体电磁效应模拟等方面分析论证了光学系统模拟电磁系统散射效应的技术可行性。研究结果对电磁系统特别是微波波段电磁系统的大尺度缩比模拟具有参考意义。

针对微波着陆系统仿真试验的辐射源模型选用问题，提出以大的缩比系数将半导体激光器作为微波系统辐射源缩比仿真模型，研究了微波系统和半导体激光器辐射信号的物理相似性，分析了二者的辐射强度、频谱特性、信号场型以及极化方式等主要相似性能，并采用三菱激光器进行了微波着陆系统辐射源缩比模型的仿真实验，实现了对微波着陆系统工作过程的模拟，验证了运用半导体激光器缩比仿真微波电磁系统辐射源的可行性，为在实验室以较小的空间缩比仿真大型电磁系统性能提供了新的方法手段，同时也丰富了电磁缩比仿真理论。