導航不再靠衛(wèi)星量子羅盤引領二次技術革命

繼20世紀初量子理論出現(xiàn)后，現(xiàn)在正發(fā)生變革性技術的第二次量子革命。量子羅盤的問世，顯示這項技術正在實現(xiàn)新的突破。

全球定位系統(tǒng)（GPS）為人們出行導航提供了便利，并已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。

但這種衛(wèi)星導航技術也有它的局限性。比如，在室內(nèi)或是受到外來信號的干擾等，尤其是在核潛艇和油輪等方面，僅僅依賴衛(wèi)星導航系統(tǒng)不可靠。

英國格拉斯哥科技公司M Squared Lasers與倫敦帝國理工學院聯(lián)手共同研發(fā)了一種大有潛力的“量子羅盤”，它利用量子加速度感應器可以精確定位。

這種過冷銣原子技術據(jù)說連俄羅斯人都無法對其進行干擾。該“量子羅盤”模型最近在倫敦的一次大會上亮相。

“量子羅盤”用激光使原子處于極低溫度下，然后用量子力學來測量和計算這些超低溫原子隨其載體行進時在速度上出現(xiàn)的細微變化。

將“量子羅盤”安裝在車船等交通工具上后，只要有載體的初始位置，它就可以根據(jù)測到的速度變化計算出載體當前所處位置，完全不依賴外部信號。

目前這種量子"羅盤"的應用對象主要是大型船只、火車等大型交通工具，但它的工作原理也適用于基礎科研項目，比如探測暗能量和引力波等。研究團隊希望技術成熟后能將這個系統(tǒng)應用到更多領域中。

英國國防部一直在投資建造一種獨立的導航裝置。它認為這種裝置在其核潛艇上能派上特別的用場，核潛艇需要秘密航行、與外部世界隔絕。

研發(fā)該導航裝置的資金來自國防部的研究部門防務科技實驗所、英國工程學和物理學研究理事會以及英國創(chuàng)新署。

據(jù)《金融時報》報道，2013年，量子研究被英國政府確定為優(yōu)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(nèi)對該領域的項目投資了2.7億英鎊（約合3.5億美元）。

GPS工作原理

GPS最初是由美國國防部研制和維護的中距離圓型軌道衛(wèi)星導航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)（98%）提供準確的定位、測速和高精度的標準時間。

該系統(tǒng)包括太空中的31顆GPS人造衛(wèi)星;地面上一個主控站、三個數(shù)據(jù)注入站和五個監(jiān)測站，及作為用戶端的GPS接收機。最少只需其中三顆衛(wèi)星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度;所能接收到的衛(wèi)星訊號數(shù)越多，譯碼出來的位置就越精確。

該系統(tǒng)由美國政府于20世紀70年代開始進行研制，并于1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機，比如智能手機即可使用該服務。

現(xiàn)在，無論軍用和民用GPS都可以達到精度在10米以下的定位服務。

它使用低頻訊號，即使天候不佳仍能保持相當?shù)挠嵦柎┩感浴Ｒ虼丝焖?、省時、高效，并可移動定位（參考維基百科資料）。

雖然衛(wèi)星導航具備以上優(yōu)點，并被廣泛應用在軍事以及民用生活中，但GPS的弱點也越來越引起軍用和民事當局的關注，特別是它的信號容易受到干擾和阻斷。

例如，據(jù)情報部門獲悉，至少有兩次由于俄國測試"欺騙性"裝置，導致莫斯科以及黑海地區(qū)居民的手機GPS系統(tǒng)受到干擾，無法正常工作。

格拉斯哥科技公司M Squared Lasers的約瑟夫·湯姆認為，這種量子技術就可以避免這樣的事情發(fā)生。

他稱，GPS信號很容易被阻斷。一旦這種情況發(fā)生，人們手機中的導航系統(tǒng)就會受到干擾。但新的量子技術就可以避免這樣的干擾，因為它不依賴信號來回傳遞。

據(jù)說，該科技公司研制的系統(tǒng)所使用的技術比GPS還古老，它使用慣性導航技術。該裝置利用感應器來確定其速度和方向。

從理論上來講，只要該系統(tǒng)知道最初起點的位置，它就會計算出之后的一切。

該系統(tǒng)最初所遇到的問題是它可能會出現(xiàn)偏離，需要經(jīng)常矯正。然而，通過利用過冷銣原子技術就可以幾乎避免所有的偏離問題，大大改善了該系統(tǒng)的表現(xiàn)。

M Squared Lasers負責人馬爾科姆表示，該系統(tǒng)還處于初期階段，仍有許多改善空間。

但至少將來它可以替代 GPS ，讓人們多一種選擇。特別是它不受信號有無的影響，所以在地底、水下也同樣可以精確導航，對核潛艇、船舶運輸?shù)染哂兄匾猛?。但短期?nèi)可能還不會普及到手機導航上。

（摘自英國廣播公司新聞網(wǎng)）（編輯/華生）