無需GPS也可定位 量子技術開啟導航新時代

定位導航示意圖。（ShutterStock）

【大紀元2021年11月02日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）製造了一個具有鈦金屬外殼、牛油果那麼大的真空設備。項目組表示，將來在機車、飛機上配備這樣的設備，可以不依賴GPS系統實現定位和導航，安全性更好。

項目參與者之一桑迪亞國家實驗室的施溫特（Peter Schwindt）說，這個設備使用先進的量子感應器，展示了無需GPS衛星即可實現定位導航的新一代技術。在過去一年來，研究組都在觀察這個設備的運行情況。

現在全世界大量的設備都依賴GPS衛星實現定位和導航。施溫特說，但是，GPS信號有的時候會被阻塞、或是被劫持，這對於軍事用途來說不夠安全。有了這種新的導航設備，將來的汽車攜帶這樣一個設備即可安全定位自己所在的位置。

這個設備通過激光照射真空室內的銣氣原子雲，來測量設備運動的直線加速度和轉動角度，從而精確定位設備當前所在的位置。基於此原理的原子加速儀和迴轉儀早已存在，且其性能比傳統感應器更好；但是以前這些設備需要一個巨大的真空密閉式，還要有數千瓦的電力維持其運轉，所以只停留在實驗室內所研發的技術，無法成為便攜式的定位系統。

合作研究員桑迪亞國家實驗室的利特爾（Bethany Little）說，量子感應器要投入實際應用，需要解決怎樣讓設備小巧而且耐用這兩個問題。其實裡面最核心的物理機制需要用到的真空密閉室只有一立方釐米這麼大，因此比這多出的空間都算是浪費。

利特爾介紹說，以前的設備是利用抽氣泵維持密閉室的真空狀態，其用電量較大。最新的技術使用兩塊橡皮擦那麼大的化學吸氣劑，分別置於在這個鈦合金設備內部伸出的兩個細管內。這種吸氣劑會與空氣發生化學反應，隨時吸收漏進密閉室的空氣。用這種方法維持真空無需用電。

為了達到最好的密閉效果，研究人員使用鈦金屬和藍寶石作為製造密閉室的材料。施溫特說，這樣的材料製造的密閉室，其密閉效果比常用的不鏽鋼和耐熱玻璃的效果好得多，能更好的阻止氦氣從材料縫隙中漏進密閉室。

項目組介紹說，這個密閉室的製造工藝很複雜，用到了核武器元件所需的高級材料。比如核武器就會用到鈦合金密閉室，能保證可靠使用多年。桑迪亞國家實驗室是美國國家核安全局（National Nuclear Security Administration）下屬的三個研究實驗室之一。

這份研究7月15日發表於《AVS量子科學》（AVS Quantum Science）期刊。