这个小型设备,或将开启脱离GPS卫星的导航新时代

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2021-10-30 21:48


据《AVS Quantum Science》杂志的报道,日前美国桑迪亚国家实验室(SNL)的研究人员设计并制造出了第一台高效且足够可靠的小型“原子云”设备。

 

这款设备有足够的的潜力让量子传感器从实验室走向市场,推动脱离GPS卫星的新导航时代的到来。


图源丨Sandia National Laboratories


本文译自《AVS Quantum Science》,今日北斗对此略有修改


01


GPS具有局限性

全球定位系统是现代最常用的导航技术,它目前拥有最先进的程序,如实时同步到卫星网络的原子钟。正因为如此,世界各地无数设备使用GPS实现最精确的导航功能。

 

然而,GPS设备容易受到信号干扰和位置的影响,这可能导致商用和军用车辆的导航系统失效。

 

新的导航核心开发目的就是解决这个难题。Schwindt表示,通过装备该设备,未来的车辆可能会跟踪自己的位置,而无需依赖卫星。它像原子钟一样精确,而且还有额外的功能,如通过铷的成分来测量加速度和旋转。

 

02


实际应用的紧凑性关键

原子加速度计和陀螺仪已经存在,但无法用于飞机的导航系统。究其原因,是因为他们体积庞大且耗电,需要一个大型真空系统和数千伏的电力。

 

为这项研究做出贡献的桑迪亚博士后科学家 Bethany Little 说:“量子传感器是一个不断发展的领域,你可以在实验室中展示很多应用,但是当你将它移入现实世界时,你必须解决很多问题,其中包括使传感器紧凑和坚固。物理是在一立方厘米(0.06立方英寸)的体积内发生的,任何大于这个体积的东西都是浪费空间。”

 

Little的团队已经证明,量子传感可以在没有高功率真空系统的情况下工作,这在不牺牲可靠性的情况下将封装缩小到了实用尺寸。


图源丨Sandia National Laboratories

另外,为进一步防止污染物进入细管内,Schwindt 与桑迪亚材料科学家合作,用钛和蓝宝石建造了腔室,这些材料特别擅长阻挡氦气等气体。

 

由于室必须像核武器一样可靠工作多年,因此建筑过程采用了桑迪亚磨练的先进制造技术,并将先进的材料用于核武器部件。

 

目前,桑迪亚团队正在继续监控该设备。他们的目标是在五年内保持该技术的密封性和可操作性,这是显示该技术已准备就绪的一个重要里程碑。与此同时,他们正在探索简化制造的方法。


期刊来源:《AVS Quantum Science


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