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用于導(dǎo)航的量子加速度計(jì)研發(fā)成功 能確定位置

閱讀:871      發(fā)布時(shí)間:2018-11-29
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  羅盤(pán)由可以計(jì)算超冷凍狀態(tài)下原子的細(xì)微抖動(dòng),計(jì)算裝置的移動(dòng)距離和速度??恐挠涗浺苿?dòng),加上初啟動(dòng)系統(tǒng)的確實(shí)位置,就可以在沒(méi)有外來(lái)位置信息的情況下進(jìn)行定位。

    據(jù)英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院官wang近日?qǐng)?bào)道,該校研究人員和M Squared公司攜手,研制出款用于導(dǎo)航的量子加速度計(jì)。這款量子“羅盤(pán)”是不依賴(lài)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位置。

    今天的大多數(shù)導(dǎo)航依賴(lài)包括GPS在內(nèi)的衛(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(lài)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(pán)”的設(shè)計(jì)初衷是為大型車(chē)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。

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