關於量子雷達技術的討論，首先從描述為光子的“孿生對”開始，這是兩個光子。每個光子都是可以處於可測物理屬性(位置、動量、自旋和極化)的兩個量子態中的壹個，但每個粒子的狀態取決於另壹個粒子的狀態，即使它們彼此分離。
扭曲的光子對通常是通過壹種稱為參量下轉換的過程產生的，在這種過程中，激光束穿過非線性晶體(通常是β硼酸鋇)。這種方法用於在可見光範圍內產生糾纏光子對。對於量子雷達應用，這些光子必須下變頻到微波頻率。
加拿大滑鐵盧大學量子計算研究所(IQC)的克裏斯·威爾遜在他的論文《量子增強噪聲雷達》中描述了利用超導電路直接在微波範圍內產生糾纏光子對的工作成果。非簡並約瑟夫森參量放大器作為超導鋁的片上微波電路，被用作量子微波源。這壹過程的挑戰之壹是它必須在極冷的低溫恒溫器下進行。
理論上，妳可以得到目標的整個動量向量，不僅是它的多普勒速度，還可以得到它的整個動量向量，所有的三維空間以及目標運動的那些維的所有三個振幅。
量子雷達的討論變得更加多變，至少在壹般媒體上，會經常出現對量子雷達運行機制完全不同的解釋或描述。
在壹種方法中，當成對的糾纏光子被分離時，該過程開始，每對光子中的壹個沿著存儲路徑被直接發送(空閑光子)，配對光子被轉換成微波頻率(微波光子)並作為傳統波形被傳輸到目標。
前提是微波光子與目標相互作用時，量子態會以某種方式(如相位或極性)發生變化。從目標反射的返回信號在源處被接收，光子被反向轉換到它們的原始頻率狀態，然後可以與它們的未改變的空閑繞組對的頻率進行比較，以提供關於它們遇到了什麽的信息。
然而，量子雷達理論還有另壹種描述，它描述了壹種“長距離怪異作用”鏈接(阿爾伯特·愛因斯坦創造的術語)，在這種鏈接中，壹個分裂糾纏對的光子作為“光子束”被傳輸。
然而，在這種情況下，不管它們之間的距離如何，傳輸的光子都以某種方式連續地和瞬時地保持與它們的繞組對的通信。透射的光子不會回到它的源頭，而未透射的光子本身會根據它的纏繞對發生變化來看到環境，從而提供它在沒有任何已知聯系的情況下遇到的可能目標的信息。所以被稱為“怪異”的描述。
由於他們在量子雷達項目上的工作，洛克希德團隊定義了兩類量子雷達(稱為QuDAR)。
然而，正如洛克希德·馬丁公司(位於馬裏蘭州貝塞斯達)首席科學官Ned Allen博士所描述的，作為2005年DARPA戰略技術辦公室(STO)項目的壹部分，洛克希德·馬丁公司研究了“遠距離幽靈行動”的概念，他們稱之為“不歸雷達”。
按照艾倫的說法，他們認為，“這是對愛因斯坦狹義相對論的不服從，而狹義相對論遠比量子物理更準確可信。在研究了壹段時間，並匯集了壹批來自大學和其他頂級科學實體的主題專家後，我們沒有進壹步研究這個問題，因為我們認為根據物理定律這是不允許的。
如今，艾倫也意識到“物理學目前正處於壹個動蕩時期，它的許多問題正在被重新考慮。他還指出:“雖然還不清楚我們已經了解了足夠多的物理，實際上完全排除了它，但鑒於當時可以獲得的物理表現，我們非常有信心，但至今仍未得到認可。"
由於他們在量子雷達項目上的工作，洛克希德團隊定義了兩類量子雷達(稱為QuDAR)——class 1是所有量子效應保留在雷達發射器/接收器上的地方，Class2是通過有損耗介質(即大氣)從A點到B點的“量子資源”(光子)傳輸。
艾倫表示，正在開發Class1量子雷達，“但它不叫量子雷達，而是電子設備在發射/接收模塊上的‘靈敏度提升’，比如更好的低噪聲放大器。”滑鐵盧大學IQC副教授Jonathan Baugh同意這壹觀點:“這是發展‘量子雷達’系統的短期好處之壹，其中更敏感的探測器和量子啟發的信號處理方法可能被用來提高經典雷達的能力。”
Class1量子雷達技術可能對隱身目標探測產生影響。正如艾倫所指出的，“從數學的角度來看，隱身只是目標的雷達截面(RCS)的減小，因為決定目標能否被探測到的是信噪比(SNR)。如果通過降低量子功能好的收發雷達內部噪聲來提高信噪比，可以探測到越來越小的目標。Class1量子雷達可能有助於挫敗壹些隱形方法。
Class2量子雷達可以進壹步分辨糾纏對(空閑光子和透射光子)在時間和距離上保持相幹的程度。在壹種情況下，檢測到的從目標返回的反向散射光子將完全保持其相幹性。這將測量目標的更多方面，而不僅僅是它的存在和多普勒效應。正如艾倫所描述的，“量子相互作用本質上是沿著無限多個維度來衡量壹個目標的存在，不僅僅是振幅和相位，而是量子器件(光子)的無數屬性。
原則上，使用糾纏光束，妳可以得到目標的整個動量矢量，不僅是它的多普勒速度，還可以得到它的整個動量矢量，所有三個維度以及目標運動的那些維度的所有三個振幅。
除了退相幹，量子雷達的另壹個挑戰是光子通量，即單位時間內產生和傳輸的糾纏光子數。正如IQC的Baugh解釋的那樣，“假設妳每納秒發送壹次光子(1-GHz速率)，但如果只有1/1000或1/10000實際反射回妳，那麽妳大約每毫秒只探測到壹次光子。為了建立壹個有用的圖像，妳需要非常快速地發射光子，以便在合理的時間內獲得足夠的信息。”
Baugh正在與加拿大國防研究和發展部(DRDC)開展壹項研究項目，開發壹種改進的量子光源，其中壹種是量子雷達。這個項目的目的是提供糾纏光子的“非常高速率”信號。雖然這種方法的細節沒有公布，但由於IQC沒有公布這項技術，Baugh將其描述為“類似於半導體，壹種納米電子設備，工作在單電子水平，允許電信號轉換為光子或壹對糾纏光子。”
由於光源工作在光學狀態而不是微波狀態(約850納米-接近紅外，僅在可見光邊緣)，直接應用將是激光雷達，但Baugh說，“最終，這個想法是世界上其他小組正在研究從可見光到微波頻率的相幹量子波長轉換，他們的研究成果將成為我們技術的方式。”
今天，在研究量子雷達技術的發展和可能的實際實現時，通常認為最有希望的方法是在可預見的未來最有可能實現的方法，它被稱為量子照明雷達(Quantum Illumination Radar，QIR)。
為了提供發射光子遇到的目標的重要信息，QIR糾纏對的返回發射光子不需要與其他空閑光子壹致。
Baugh說，QIR可以提供許多優於傳統雷達的優勢。“在正常情況下，使用常規雷達、激光雷達或任何類型的遙感，都會發出壹個能量脈沖，其中包含數十億或數萬億的光子；這是反射物體電磁輻射的經典方式。回到探測器，它允許測量飛行時間和計算到物體的距離，並計算其速度和方向隨著時間的推移。
相比之下，QIR雷達在單個光子的水平上工作，因此從成對的糾纏光子開始，由於量子力學的原理，這些光子本身比它們最初具有更強的相關性。如果返回的光子被反射回來，可以聯合測量這兩個光子，以顯示這兩個光子最初是否實際相關，這樣就可以分離任何不相關的光子，但它可能只是背景噪聲。
由於尺寸減小到非常低的功率(單光子)水平，量子雷達在信噪比方面提供了顯著的改善。
從根本上說，去相關與熱力學第二定律有關，我們還沒有真正理解。如果有人能找到克服的方法，研究起來會很方便。
盡管如此，Baugh強調,“QIR雷達不會取代傳統雷達。相反，我們的想法是增強傳統雷達在特定系統中被挑戰的能力，比如在低信噪比環境下擁有非常強的背景信號。想要相同的頻率範圍進行探測，或者嘗試探測隱形目標，或者想要讓探測本身隱形。”
Baugh指出，QIR的另壹個優勢是，由於單光子束的“微小”功率水平，它可以提供檢測，而它仍然未被檢測到。“目標並不知道自己被照射了，因為用來探測它的單位時間光子數太少，無法測量。QIR比傳統雷達或激光雷達低9-10個數量級。”
在Bhashyam Bala Ji 2018的論文中，對QIR的前景總結如下:“量子照明雷達肯定是可以建造的，但建立QIR需要齊心協力(即雷達工程指標)和適當的投資。
最好的量子雷達設計或者最好的量子信號處理還是有很多未知數的。但是，“最好的不應該是更好的敵人”。這些努力將需要雷達工程師掌握微波量子光學，這是市場上非常重要的應用，效益將是巨大的。