全球首款量子“羅盤”圖片來(lái)源：英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院官網(wǎng)
據(jù)英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，該校研究人員和M Squared公司攜手，研制出全球首款用于導(dǎo)航的量子加速度計(jì)。這款量子“羅盤”是不依賴全球定位衛(wèi)星(GPS)的防干擾導(dǎo)航裝置，能確定地球上任何地方的精確位置。今天的大多數(shù)導(dǎo)航依賴包括GPS在內(nèi)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，這些系統(tǒng)會(huì)發(fā)送和接收來(lái)自繞地球軌道運(yùn)行的衛(wèi)星的信號(hào)，而新的量子加速度計(jì)是一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，不依賴任何外部信號(hào)。這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)樾l(wèi)星信號(hào)可能遭到封鎖、攔截，甚至蓄意破壞或攻擊，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確導(dǎo)航。
加速度計(jì)測(cè)量物體速度隨時(shí)間變化，借助這一變化以及物體的起點(diǎn)，可計(jì)算出物體所在新位置。雖然加速度計(jì)出現(xiàn)在手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備中，但它們必須頻繁地重新校準(zhǔn)，若用于導(dǎo)航，每次最多只能連續(xù)工作幾個(gè)小時(shí)。研究團(tuán)隊(duì)在英國(guó)國(guó)家量子技術(shù)展示會(huì)上展示了這種可移動(dòng)、可商用的量子加速度計(jì)。它依靠測(cè)量極低(接近絕對(duì)零度)溫度下超冷原子的運(yùn)動(dòng)來(lái)工作，在這種超冷狀態(tài)下，冷原子表現(xiàn)為“量子”方式，就像物質(zhì)和波一樣。帝國(guó)理工學(xué)院冷物質(zhì)中心的約瑟夫·科特博士說(shuō)：“當(dāng)原子超冷時(shí)，我們必須用量子力學(xué)來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)方式，這使我們能制造出原子干涉儀等設(shè)備。”
為使原子足夠冷并探測(cè)它們的特性，需要能精確控制的功能強(qiáng)大的激光器。M Squared公司歷時(shí)3年研制出了一種用于冷原子傳感器的通用激光系統(tǒng)，具有高功率、低噪聲和頻率可調(diào)性等特征，可對(duì)原子進(jìn)行冷卻，并為加速度測(cè)量提供光學(xué)標(biāo)尺。研究人員指出，新量子“羅盤”的設(shè)計(jì)初衷是為大型車輛、船只等導(dǎo)航，但也可用于尋找暗能量和引力波等基礎(chǔ)科學(xué)研究。2013年，量子研究被英國(guó)政府確定為優(yōu)先領(lǐng)域，研究重點(diǎn)是軍事技術(shù)。此后，通過(guò)英國(guó)國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃，英國(guó)政府在5年內(nèi)對(duì)該領(lǐng)域投資了2.7億英鎊。
量子物理顛覆了宏觀世界的種種常識(shí)，具有波粒二象性的粒子顯得那么飄忽神秘。而實(shí)際上，很多技術(shù)的基礎(chǔ)都是量子物理，只是普通人無(wú)知無(wú)覺(jué)。現(xiàn)在，基于量子物理的量子加速度計(jì)問(wèn)世，它不依賴GPS，靠著自己就能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和精確導(dǎo)航。量子物理問(wèn)世100余年，基于量子技術(shù)的各類應(yīng)用也正在向人們走來(lái)。利用量子屬性，我們也許可以改造升級(jí)更多目前已經(jīng)得到大規(guī)模應(yīng)用的設(shè)備，讓它們變得更簡(jiǎn)易，也更準(zhǔn)確。量子技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用時(shí)代是不是已經(jīng)啟幕了呢?(劉霞)
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