全球首款量子“羅盤”圖片來源: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:“當(dāng)原子超冷時(shí),我們必須用量子力學(xué)來描述它們的運(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,只是普通人無知無覺?,F(xiàn)在,基于量子物理的量子加速度計(jì)問世,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。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)
下一篇:國(guó)家網(wǎng)信辦對(duì)自媒體賬號(hào)開展集中清理整治專項(xiàng)行動(dòng)
責(zé)任編輯: