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量子传感器取得重大突破 未来将取代GPS定位卫星

文章出处:人气: 发表时间:2021.11.10

  量子科学近数十年一直是美国国防部优先研究项目,桑迪亚国家实验室研究团队近期的量子传感器开发取得重要突破,有望取代GPS,成为不需靠外在电子信号即可定位导航的最新技术。

  量子导航透过超冷原子干涉仪(Atom Interferometry)技术,将原子冷却至极度接近摄氏零下273.15 度的绝对零度,再透过激光光照,达成量子叠加状态(Quantum Superposition)。每个原子会同时呈现移动和停滞两种状态,各种状态会对不同外力产生反应,包括重力和加速,使用这种技术距离测量,将比现有GPS 技术精准的多,且不需依赖卫星信号。

  之前各方尝试开发的量子传感器原型,都需大量能源极复杂的机械结构才能运作,例如原子陀螺仪(Atom Gyroscope)和原子加速器(Atom Accelerometer),都需要巨大真空腔体(Vaccum Chamber)抽离分子。

  近期桑迪亚国家研究室(Sandia National Laboratories)团队成功运用硅酸铝、氧化铝等化学原料,大幅降低真空腔体的体积,让新型量子传感器体积和能耗缩小到实用规模。研究团队7 月论文指出,新材质可让量子传感器有实用尺寸和能耗,更可持续运作超过200 天。

  耐用度方面,团队也测试新型传感器一年半,皆未出现故障,因此这项技术未来对军民两用定位导航有全新应用。

  量子传感器除了不需依靠卫星信号运作,不论何种地形,海上、水下甚至地底都能精确定位,新型真空腔体材质甚至对量子电脑研发预期也会有突破性发展。


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