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        不靠衛星靠量子!全球首款量子導航裝置問世

        2018-12-05 來源:科技日報 作者:劉霞 字號:

        據英國帝國理工學院官網近日報道,該校研究人員和M Squared團隊攜手,研制出了全球首款用于導航的量子加速度計。這款量子“羅盤”是不依賴全球定位衛星(GPS)的防干擾導航裝置,能確定地球上任何地方的精確位置。

        不靠衛星靠量子!全球首款量子導航裝置問世

        全球首款量子“羅盤”問世,導航不靠衛星。

        今天,大多數導航依賴包括全球定位系統(GPS)在內的全球導航衛星系統(GNSS)。這些系統會發送和接收來自繞地球軌道運行的衛星的信號,而新出爐的量子加速度計是一個獨立系統,不依賴任何外部信號。這一點尤其重要,因為衛星信號可能遭到封鎖、攔截、甚至蓄意破壞或攻擊,導致無法準確導航。

        加速度計測量物體速度隨時間的變化,借助這一變化以及物體的起點,可計算出物體所在新位置。雖然加速計出現在手機和筆記本電腦等設備中,但它們必須頻繁地重新校準,若用于導航,每次最多只能連續工作幾個小時。

        研究團隊在國家量子技術展示會上展示了這種可移動、可商用的量子加速度計。這種量子加速度依靠測量極低(接近絕對零度)溫度下超冷原子的運動來工作,在這種超冷狀態下,冷原子表現為“量子”方式,就像物質和波一樣。帝國理工學院冷物質中心的約瑟夫·科特博士說:“當原子超冷時,我們必須用量子力學來描述它們的運動方式,這使我們能制造出原子干涉儀等設備。”

        為使原子足夠冷并探測它們的特性,需要能進行精確控制的功能強大的激光器,M Squared公司歷時三年研制出了一種用于冷原子傳感器的通用激光系統,這款系統具有高功率、低噪聲和頻率可調性等特征,可對原子進行冷卻,并為加速測量提供光學標尺。

        研究人員指出,新量子“羅盤”的設計初衷是為大型車輛、船只等導航,但其也可用于尋找暗能量和引力波等基礎科學研究。

        2013年,量子研究被英國政府確定為優先領域,研究重點是軍事技術。此后,通過英國國家量子技術計劃,英國政府在五年內對該領域投資了2.7億英鎊。

        來源:科技日報
        圖片來自:英國帝國理工學院官網

        主題閱讀: 量子導航
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