桑迪亞國家實驗室研發(fā)出一種不依賴GPS的量子傳感導航設備

2021-10-29 13:47:26來源：cnBeta 關鍵詞：量子傳感導航設備量子設備閱讀量：20973

導讀：為了進一步阻擋污染物，Schwindt與桑迪亞材料科學家合作，用鈦和藍寶石建造了這個腔室。

　　桑迪亞國家實驗室設計和制造的一個緊湊的裝置可能成為下一代導航系統(tǒng)的一個關鍵組成部分。一年多來，這個鱷梨大小的真空室在合適的條件下包含了一團原子，用于精確的導航測量。桑迪亞國家實驗室的科學家Peter Schwindt說，這是第一個足夠小、節(jié)能和可靠的設備，有可能將量子傳感器--利用量子力學性能優(yōu)于傳統(tǒng)技術的傳感器--從實驗室推向商業(yè)用途。

　　作為未來不依賴GPS衛(wèi)星的導航系統(tǒng)的核心技術。今年早些時候，《AVS量子科學》雜志對它進行了描述。世界上無數(shù)的設備都使用GPS來尋路。這是可能的，因為以極其精確的計時而聞名的原子鐘可以使衛(wèi)星網(wǎng)絡完全同步。但GPS信號可以被干擾或欺騙，有可能使商業(yè)和軍用車輛的導航系統(tǒng)失效，Schwindt說。

　　因此，Schwindt說，未來的車輛可能會跟蹤自己的位置，而不是依賴衛(wèi)星。他們可以通過像原子鐘一樣精確的車載設備來做到這一點，但這些設備通過將激光照射到小型銣氣云中來測量加速度和旋轉(zhuǎn)，就像桑迪亞公司所包含的那種。

　　原子加速計和陀螺儀已經(jīng)存在，但它們太過笨重和耗電，無法在飛機的導航系統(tǒng)中使用。這是因為它們需要一個大型的真空系統(tǒng)來工作，這個系統(tǒng)需要數(shù)千伏的電力。

　　桑迪亞博士后科學家Bethany Little說："量子傳感器是一個不斷增長的領域，你可以在實驗室里展示很多應用，但當你把它移到現(xiàn)實世界時，有很多問題你必須解決。兩個問題是使傳感器緊湊和堅固。物理學發(fā)生在一立方厘米(0.06立方英寸)的體積內(nèi)，所以任何大于這個體積的東西都是浪費空間。"

　　利特爾說，她的團隊已經(jīng)表明，量子感應可以在沒有高功率真空系統(tǒng)的情況下工作。這將封裝縮小到一個實用的尺寸而不犧牲可靠性。

　　取而代之的是一對被稱為"獲取器"的設備，它們利用化學反應來束縛入侵者，而不是一個有動力的真空泵，因為真空泵會把漏進來的分子吹走，破壞測量。每個獲取器的大小與鉛筆橡皮差不多，因此它們可以被塞進鈦合金包裝中伸出的兩個狹窄的管子里。它們還可以在沒有電源的情況下工作。

　　為了進一步阻擋污染物，Schwindt與桑迪亞材料科學家合作，用鈦和藍寶石建造了這個腔室。這些材料在阻擋像氦氣這樣的氣體方面特別出色，因為氦氣容易擠破不銹鋼和Pyrex玻璃，設備建造時采用了桑迪亞公司為粘合核武器部件的前沿材料而磨練出來的復雜制造技術，與核武器一樣，鈦室必須可靠地工作多年。

　　桑迪亞團隊正在繼續(xù)監(jiān)測該裝置。他們的目標是使其密封并運行五年，這是一個重要的里程碑，表明該技術已經(jīng)準備好投入使用。同時，他們正在探索精簡制造的方法。

　　(原標題：桑迪亞國家實驗室研發(fā)出一種不依賴GPS的量子傳感導航設備)

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