量子罗盘,量子加速度计

据英国帝国理工学院官网近日报道,该校研究人员和MSquared公司携手,研制出全球首款用于导航的量子加速度计。这款量子“罗盘”是不依赖全球定位卫星的防干扰导航装置,能确定地球上任何地方的精确位置。

未来导航有望不靠卫星全球首款量子“罗盘”问世

据英国帝国理工学院官网近期报道,该校与一家量子技术公司携手研制出全球首款用于导航的量子加速度计,并在英国国家量子技术展示会上发布了这一新技术。

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“量子罗盘”或取代产值百亿美元的GPS

今天的大多数导航依赖包括GPS在内的全球卫星定位系统,这些系统会发送和接收来自绕地球轨道运行的卫星的信号,而新的量子加速度计是一个独立系统,不依赖任何外部信号。这一点尤其重要,因为卫星信号可能遭到封锁、拦截,甚至蓄意破坏或攻击,导致无法准确导航。

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量子罗盘,量子加速度计。  据英国帝国理工学院官网近期报道,该校与一家量子技术公司携手研制出全球首款用于导航的量子加速度计,并在英国国家量子技术展示会上发布了这一新技术。

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加速度计测量物体速度随时间变化,借助这一变化以及物体的起点,可计算出物体所在新位置。虽然加速度计出现在手机和笔记本电脑等设备中,但它们必须频繁地重新校准,若用于导航,每次最多只能连续工作几个小时。

量子罗盘,量子加速度计。全球首款量子“罗盘”图片来源:英国帝国理工学院官网

简单地说,量子加速度计是一个独立的系统,它不依赖任何外部信号,通过测量物体速度随时间的变化节律,就可以计算出物体的精确位置。据该公司量子技术科学家约瑟夫·汤姆博士介绍,量子加速度计主要依靠测量极低温度下的超冷原子运动来工作。在超冷状态下,冷原子就像物质和波一样,表现为“量子”方式。若要确保测量的准确度,必须使原子处于超冷状态,用量子力学来描述其运动方式,也就是所谓的量子干涉仪。为使原子足够冷并探测它们的特性,该公司历时3年研制出一种用于冷原子传感器的通用激光系统,为加速度测量提供了光学标尺。研究人员表示,他们已研制出能够在3个平面进行测量的升级产品,即可以实时测定物体在全球任何地点的精确位置。 此外,量子加速度计不仅可用于大型车辆、船只的导航,还可应用在寻找暗能量和引力波等基础科学的研究上。公司创始人兼首席执行官格雷姆·马尔科姆博士认为,这种商业上可行的量子设备,即量子加速度计的研制成功,表明英国在结合工业界和学术界方面拥有独特的优势,将让英国处于即将到来的量子时代的前沿。 虽然该公司没有明确表明量子加速度计在军事领域的应用前景,但我们可以清醒地认识到其在争夺“制卫星权”领域的重要作用。一方面,夺取“制卫星权”是夺取制信息权和制天权的核心与关键;另一方面,夺取“制卫星权”的一个主要原因是争夺“导航权”。由于量子加速度计工作时不需要依赖全球定位导航卫星,就能够确定地球上任何地方的精确位置,使其成为“天生”的防干扰导航装置。可以说,拥有了“导航权”,就能确保己方军事行动的安全自由,打乱和破坏敌方军事行动的安全自由。 目前,世界主要国家的武器装备导航定位系统主要依赖美国GPS等全球卫星导航系统。但卫星信号受地形、地物、地貌和天候影响较大,同时也极易遭受军用设备自扰、民用设备互扰以及敌方拦截干扰,导致军事行动中无法准确导航的现象经常出现。 因此,一旦此款量子产品走出实验室、走向战场,就意味着卫星可以不依赖GPS进行导航。这将对武器装备的制导方式产生革命性影响。

  简单地说,量子加速度计是一个独立的系统,它不依赖任何外部信号,通过测量物体速度随时间的变化节律,就可以计算出物体的精确位置。据该公司量子技术科学家约瑟夫·汤姆博士介绍,量子加速度计主要依靠测量极低温度下的超冷原子运动来工作。在超冷状态下,冷原子就像物质和波一样,表现为“量子”方式。若要确保测量的准确度,必须使原子处于超冷状态,用量子力学来描述其运动方式,也就是所谓的量子干涉仪。为使原子足够冷并探测它们的特性,该公司历时3年研制出一种用于冷原子传感器的通用激光系统,为加速度测量提供了光学标尺。研究人员表示,他们已研制出能够在3个平面进行测量的升级产品,即可以实时测定物体在全球任何地点的精确位置。

9778818威尼斯官网,量子罗盘技术或将取代全球定位系统

研究团队在英国国家量子技术展示会上展示了这种可移动、可商用的量子加速度计。它依靠测量极低温度下超冷原子的运动来工作,在这种超冷状态下,冷原子表现为“量子”方式,就像物质和波一样。帝国理工学院冷物质中心的约瑟夫·科特博士说:“当原子超冷时,我们必须用量子力学来描述它们的运动方式,这使我们能制造出原子干涉仪等设备。”

科技日报北京11月12日电 据英国帝国理工学院官网近日报道,该校研究人员和M Squared公司携手,研制出全球首款用于导航的量子加速度计。这款量子“罗盘”是不依赖全球定位卫星的防干扰导航装置,能确定地球上任何地方的精确位置。

  此外,量子加速度计不仅可用于大型车辆、船只的导航,还可应用在寻找暗能量和引力波等基础科学的研究上。公司创始人兼首席执行官格雷姆·马尔科姆博士认为,这种商业上可行的量子设备,即量子加速度计的研制成功,表明英国在结合工业界和学术界方面拥有独特的优势,将让英国处于即将到来的量子时代的前沿。

腾讯科学讯据国外媒体报道,目前导航领域处于领先地位的仍然是美国的全球定位系统,可为全球大约98%的地区提供精确的定位服务,全球定位系统共有24颗导航卫星,接收卫星信号时如果导航卫星越多,定位的精确也越高。24颗卫星分布在6个轨道上,可以保证任何时间都能接收到4-5颗卫星的信号,定位精度在10米级左右。现在,来自英国的科学家称未来三至五年内开始研发新的导航技术,不依靠太空技术,使用量子罗盘来取代全球定位系统,不仅可以用于军事领域,还能在手机上实现导航。

为使原子足够冷并探测它们的特性,需要能精确控制的功能强大的激光器。MSquared公司历时3年研制出了一种用于冷原子传感器的通用激光系统,具有高功率、低噪声和频率可调性等特征,可对原子进行冷却,并为加速度测量提供光学标尺。

今天的大多数导航依赖包括GPS在内的全球卫星定位系统,这些系统会发送和接收来自绕地球轨道运行的卫星的信号,而新的量子加速度计是一个独立系统,不依赖任何外部信号。这一点尤其重要,因为卫星信号可能遭到封锁、拦截,甚至蓄意破坏或攻击,导致无法准确导航。

  虽然该公司没有明确表明量子加速度计在军事领域的应用前景,但我们可以清醒地认识到其在争夺“制卫星权”领域的重要作用。一方面,夺取“制卫星权”是夺取制信息权和制天权的核心与关键;另一方面,夺取“制卫星权”的一个主要原因是争夺“导航权”。由于量子加速度计工作时不需要依赖全球定位导航卫星,就能够确定地球上任何地方的精确位置,使其成为“天生”的防干扰导航装置。可以说,拥有了“导航权”,就能确保己方军事行动的安全自由,打乱和破坏敌方军事行动的安全自由。

英国国防部投入了数百万英镑的资金来研究新的导航与定位技术,他们希望能在军事领域发挥强大的作用,不仅可以用于战斗机导航和定位,连核潜艇也可以使用,目前全球定位系统的信号显然无法支持长期处于深潜状态的核潜艇,这也是英国国防部研发新型导航技术的初衷,量子罗盘技术可以让核潜艇获得自己的位置,增加作战的主动性。

研究人员指出,新量子“罗盘”的设计初衷是为大型车辆、船只等导航,但也可用于寻找暗能量和引力波等基础科学研究。

加速度计测量物体速度随时间变化,借助这一变化以及物体的起点,可计算出物体所在新位置。虽然加速度计出现在手机和笔记本电脑等设备中,但它们必须频繁地重新校准,若用于导航,每次最多只能连续工作几个小时。

  目前,世界主要国家的武器装备导航定位系统主要依赖美国GPS等全球卫星导航系统。但卫星信号受地形、地物、地貌和天候影响较大,同时也极易遭受军用设备自扰、民用设备互扰以及敌方拦截干扰,导致军事行动中无法准确导航的现象经常出现。

英国国防科技实验室斯坦斯菲尔德认为定位系统对核潜艇有着至关重要的作用,尤其是在作战部署时可以精确定位潜艇的位置,并为发射导弹服务,该技术最大的特点是不依赖太空卫星。其设计灵感来自超冷原子技术,其敏感性可感知地球磁场和重力场的变化,从而换算出精确的位置信息,该技术此前获得了诺贝尔奖。如果英国科学家将其开发成定位系统,那将是导航领域的一大飞跃。

2013年,量子研究被英国政府确定为优先领域,研究重点是军事技术。此后,通过英国国家量子技术计划,英国政府在5年内对该领域投资了2.7亿英镑。

研究团队在英国国家量子技术展示会上展示了这种可移动、可商用的量子加速度计。它依靠测量极低温度下超冷原子的运动来工作,在这种超冷状态下,冷原子表现为“量子”方式,就像物质和波一样。帝国理工学院冷物质中心的约瑟夫·科特博士说:“当原子超冷时,我们必须用量子力学来描述它们的运动方式,这使我们能制造出原子干涉仪等设备。”

  因此,一旦此款量子产品走出实验室、走向战场,就意味着卫星可以不依赖GPS进行导航。这将对武器装备的制导方式产生革命性影响。(范瑞洲 郭 凯 李国玉)

目前导航使用的是卫星技术,如果战争中将卫星击落或者进行干扰,那么导航定位功能就无法实现,国防科技实验室开发的量子导航技术可以解决这个问题,同时小型化后的量子导航可以方便携带,成为一种军民两用的导航定位系统。

为使原子足够冷并探测它们的特性,需要能精确控制的功能强大的激光器。M Squared公司历时3年研制出了一种用于冷原子传感器的通用激光系统,具有高功率、低噪声和频率可调性等特征,可对原子进行冷却,并为加速度测量提供光学标尺。

作者: 编辑:段莹

有评论指出,量子罗盘技术可以让全球定位系统过时,发射组网一套由24-30颗卫星组成的全球定位系统需要花费百亿美元以上,俄罗斯、欧洲、中国和美国都投入了大量资金打造自己的导航系统,量子罗盘显然会颠覆整个行业,让这些百亿美元的太空资产变成鸡肋。从中可以看出,技术创新是非常重要的,循规蹈矩永远也赶不上技术发展的潮流,尤其在反卫星手段越加丰富的趋势下,轨道卫星显得更加脆弱。

研究人员指出,新量子“罗盘”的设计初衷是为大型车辆、船只等导航,但也可用于寻找暗能量和引力波等基础科学研究。

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2013年,量子研究被英国政府确定为优先领域,研究重点是军事技术。此后,通过英国国家量子技术计划,英国政府在5年内对该领域投资了2.7亿英镑。

总编辑圈点

量子物理颠覆了宏观世界的种种常识,具有波粒二象性的粒子显得那么飘忽神秘。而实际上,很多技术的基础都是量子物理,只是普通人无知无觉。现在,基于量子物理的量子加速度计问世,它不依赖GPS,靠着自己就能实现精准定位和精确导航。量子物理问世100余年,基于量子技术的各类应用也正在向人们走来。利用量子属性,我们也许可以改造升级更多目前已经得到大规模应用的设备,让它们变得更简易,也更准确。量子技术的商业应用时代是不是已经启幕了呢?

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