gps系统 量子罗盘：“单挑”卫星定位系统

▲ 量子罗盘以其优于卫星定位系统的特征，受到对安全有绝对要求的领域的关注。 （资料图片）

▲ 我国的原子钟技术居于世界前沿，标志着我国在冷原子方面的研究具备较强优势，而这也是量子罗盘的基础技术。（资料图片）

▼ 潜艇是量子罗盘最重要的用户，卫星定位系统在水下的局限，也使得量子罗盘优势尽显。 （资料图片）

历经87个日日夜夜、航行19271海里，第一次参加“环太平洋”演习的中国海军舰艇编队胜利返回军港。军演中，各国舰艇、战斗机与潜艇展开了激烈的攻防演习，神出鬼没的“深海精灵”潜艇作为潜海作战的主角，引起了军事爱好者的关注。

对于潜艇来说，定位至关重要，量子罗盘可以帮潜艇告别卫星定位，又可以提高导弹的精度。那么，究竟什么是“量子罗盘”？我国量子罗盘研制的状况如何？此外，它还有哪些价值？专家、学者将给出答案。

名词解释：

所谓量子罗盘，也可以叫做量子定位系统，是导航定位的一种新技术。它是利用冷原子对于外力和加速度变化的敏感性，构建起原子干涉仪，通过精确的实时探测系统所感受到的加速度，计算出系统运动的路径，从而达到导航定位的目的，属于惯性导航定位的方法之一。由于量子加速度计可以感受到极其微小的引力变化以及加速度的变化，所以可以非常精确地计算出物体在各个时刻所处的具体位置。

国内研究“强”在哪

开创颠覆性历史的量子罗盘，将以其自身独到的技术优势展现多姿风采。目前，英国国防部正投资数百万英镑于量子罗盘。此外，多个发达国家的战略规划相关部门均表示要着手开发可以替代卫星定位系统的量子罗盘。

据英国《金融时报》防务与安全记者萨姆·琼斯的相关报道，英国正在建造陆基天线阵列，以作为GPS的备用系统；韩国也在建造类似天线阵列。英国国防科学与技术实验室科技与创新主管尼尔·斯坦斯菲尔德曾对媒体表示：“我们这方面的技术在英国是最先进的。我个人的猜测是，第一台原型机3到5年内就能成型。对我们来说，关键在于要开发的是一种不依赖于天基的设备。这种设备在军事上有一系列用途。”

在陈帅看来，目前我国尚未对量子罗盘开展系统性的研究和技术攻关，但是在基本的原理性研究和技术储备方面，还是有相当基础的。量子罗盘涉及到的关键技术主要有：冷原子和超冷原子的制备技术，精密的激光锁相技术，原子干涉仪技术等等。

“目前，国内有一些单位和部分专家，如浙江大学、华中科技大学等在原子干涉仪、引力测量方面都有积累，近期也有不错的成果出现。”陈帅表示：中国科学技术大学潘建伟院士领导的量子物理和量子信息研究团队在激光技术、超冷原子以及原子—光子干涉仪的技术方面，近年来取得了一系列国际水平标准的成果。

“我国目前已具备研制量子罗盘的基本技术，一旦在此方面进行系统性的研究和技术攻关，应该能在可以预期的时间内达到英国人所宣称的水平。”陈帅认为。gps系统

而在刘伍明看来，目前冷原子研究工作已经在我国多所大学及研究所开展，国内的技术正逐步赶超国外。他向记者举例，上海光机所量子光学实验室已于2002年实现了玻色—爱因斯坦凝聚（BEC，Bose-Einstein Condensation）这一冷原子领域的标志性实验，此后，山西大学、中科院物理所等单位也相继实现了BEC实验。小型化芯片级的BEC实验也于2008年首次成功后至今不断向前发展。gps系统

今年8月，中国计量科学研究院研制的NIM5铯原子喷泉钟，2000万年不差一秒，成为国际计量局认可的基准钟之一，我国成为第八个获国际计量局认可参与驾驭国际原子时的国家。“在冷原子时间频率标准方面，我国的原子钟技术是走在国际前沿的。”刘伍明举例。

“我国目前的困难是，面对这个需要多学科尖端技术合作的领域，关于如何协调并有效提高合作效率的问题。”李海容坦言，各家冷原子单位的技术问题还停留在一定范围内进行技术攻关，仍然无法体现出未来量子科技领域广泛的高科技合作趋势。

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