取代 GPS,美國量子感測器取得突破

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 04 日 7:00 | 分類 尖端科技 , 材料 , 軍事科技 Telegram share ! follow us in feedly


量子科學數十年來一直是美國國防部優先研究項目,桑迪亞國家實驗室研究團隊近期的量子感測器開發取得重要突破,有望取代 GPS,成為不需靠外在電子訊號即可定位導航的最新技術。

量子導航透過超冷原子干涉儀(Atom Interferometry)技術,將原子冷卻至極度接近攝氏零下 273.15 度的絕對零度,再透過雷射光照,達成量子疊加狀態(Quantum Superposition)。每個原子會同時呈現移動和停滯兩種狀態,各種狀態會對不同外力產生反應,包括重力和加速,使用這種技術距離測量,將比現有 GPS 技術精準非常多,且不需依賴衛星訊號。

先前各方嘗試開發的量子感測器原型,都需大量能源和複雜的機械結構才能運作,其中如原子陀螺儀(Atom Gyroscope)和原子加速器(Atom Accelerometer)等,都需要透過巨大真空腔體(Vaccum Chamber)來抽離分子。

近期桑迪亞國家研究室(Sandia National Laboratories)團隊成功運用矽酸鋁、氧化鋁等化學原料,大幅降低真空腔體的體積,讓新型量子感測器體積和能耗縮小到實用規模。研究團隊 7 月發表的論文指出,新材質可讓量子感測器有實用尺寸和能耗,更可持續運作超過 200 天。

耐用度方面,團隊也測試新型感測器一年半,皆未出現故障,因此這項技術未來對軍民兩用定位導航有全新應用。

量子感應器除了不需依靠衛星訊號運作,不論何種地形,海上、水下甚至地底都能精確定位,新型真空腔體材質甚至對量子電腦研發預期也會有突破性發展。

(首圖來源:pixabay