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量子传感器重大进展,未来导航不在依靠GPS系统即可完成

文章出处:人气: 发表时间:2021.11.07

  当前的导航系统依赖于卫星定位系统,无论是美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS 还是中国的北斗。然而,美国科学家在量子传感器的研究方面取得了长足的进步,为未来不需要卫星系统的导航设备的发展铺平了道路。

  美国桑迪亚国家实验室的科学家们开发出一种量子传感器,它不需要之前传感器所需的大量电力或机械支撑,并且通过实验室验证,已经在耐用性问题上工作了一年半。克服了它。它可用于各种民用和军用应用,包括在没有卫星信号的情况下在空中、水下甚至地下导航。

  桑迪亚实验室科学家开发的量子设备

  量子导航由称为原子干涉测量的过程操纵。原子可以通过将它们冷却到绝对零以上百万分之一度,然后将光线照射在它们上来实现量子叠加。每个原子同时表现出两种状态,移动和静止。每个状态对力(包括重力和加速度)的反应不同。这使得可以比 GPS 更准确地测量距离,并且不需要来自太空的可破译信号。

  然而,测量量子叠加需要一个不受其他粒子干扰的环境。如今,大多数原子陀螺仪和加速度计都需要一个大型真空设备来从磁光阱 (MOT) 中吸取分子。桑迪亚研究所的一组科学家提出了一种使用氧化铝、铝硅酸盐和其他化学品被动吸收和去除非法分子的方法。这显着降低了设备尺寸和功率要求。

  他们在今年 7 月发表的一篇论文中写道: "我们展示了一个真空室,它使用被动泵来保持 MOT 压力超过 200 天。"

  论文中实验设备说明

  桑迪亚国家实验室的一位发言人表示,自 2020 年 4 月密封以来已经一年半了,性能没有显着下降。

  这项研究的作者之一、桑迪亚国家实验室的科学家彼得·施温特 (Peter Schwindt) 说:航空、自动驾驶汽车等)是不能容忍 GPS 信号暂时中断的领域。惯性导航在这些操作环境中非常重要,因为 GPS 在地下或水下永远无法使用。加速度计也可以用作重力计。测量的重力和重力梯度对于石油、天然气和矿物的勘探非常重要。 "


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