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标题: 量子定位可否替换卫星导航 [打印本页]

作者: 我不是坏小孩 时间: 2022-9-30 08:56
标题: 量子定位可否替换卫星导航
泉源：【中国科普网】

视觉中国供图
如今，全天下大量的装备都依赖卫星定位系统来定位和导航，但是，卫星定位系统的信号偶尔会被壅闭或是被劫持，而无需卫星定位的量子定位技能，将可以实现新型定位导航。那么，什么是量子定位呢？
量子定位系统（QPS）的概念最早始于2001年，由美国麻省理工学院电子学研究实行室从事博士后研究的乔瓦内蒂·维托里奥博士、洛伦佐博士，以及与从事量子盘算和量子通讯研究的机械工程学教授劳埃·德赛斯一起，在他们共同发表的《量子加强定位和时钟同步》的文章中提出的。
自脉冲式量子定位提出以来，作为导航系统中重要的定位、授时功能的表现，基于量子胶葛及量子压缩特性的光子脉冲测距和测时等相干研究，不停地被媒体报道。
2002年，维托里奥博士在提出QPS概念的同时，设计并验证了基于量子时钟同步消色散方案，证着实光量子可能流传的一般条件下，时钟的同步性不受分散介质存在的干扰，提高了量子定位的精度。
卫星导航通过向在轨卫星发射电磁波脉冲，并检测信号到达接收机的时间延迟来实现定位的方式，导致了伪距误差。与卫星导航采用的电磁波信号差别，QPS的测距信号是具有量子特性的脉冲信号，这种信号是由没有电荷和质量的光子所构成。通过量子理论与量子力学，光量子具有奇特的量子胶葛和量子压缩的特性。
当前，主要的两种量子导航定位系统有星基量子导航系统和量子惯性导航系统。一类由于和传统卫星导航类似，必要发射信号来实现用户的四维坐标的定位，差别之处在于QPS采用的是相干关联的量子信号，以是依然属于有源定位系统；而另一种基于量子惯性器件实现导航的量子定位系统，与传统惯性导航系统类似，是靠着自身的惯性器件，来实现姿态调整与定位，不必要从在轨卫星实时接收信号进行测距和授时，属于无源定位系统。
此中，量子罗盘（原名为量子指南针）是一种新型导航技能。这种不会受到数据窜改和信号干扰影响的全球定位装备，通过把一些离子囚禁于过冷状态，并淘汰外部电波造成的影响，使被囚禁离子仅仅对地球产生的电磁扰动敏感，再通过丈量地球产生的电磁扰动对这些离子的影响，科学家便能以极高精度，跟踪含有被俘离子芯片的运动状况。
英国防务科技实行所已开发出小到3英尺（约合91厘米）见方的量子定位系统。英国国家物理实行室的鲍勃·科克肖特表示：“在物理学上还不存在醒目扰这种（新）装备的方法。”这种定位技能也将不必要卫星，也不再必要无线电发射塔这类固定的参考点。
别的，美国桑迪亚国家实行室打造了一个钛金属外壳、牛油果大小的真空装备，未来在电单车、飞机上配备如许的装备，可以无需依赖GPS系统而实现定位和导航，即可安全定位自己的所在位置。过去一年来，该项目标研究组不绝在观察这套装备的运行情况。
未来量子定位技能可否取代GPS？
如今，仍必要进行以下预备工作，好比：首先要构建完备的体系框架。量子定位和导航技能还停留在实行室阶段，不具备完备的系统框架。理论上，完备的系统框架应包括量子胶葛预备方案、卫星基线对的设置、角反射器、HOM干涉仪、构象计数器、抗噪声仪步调、多用户协议等。
其次要维护量子信号的胶葛状态。量子定位技能可能必要长距离传输量子信号，而以如今的技能进展，量子胶葛距离、连贯性和稳定性都存在一定的局限性。
第三，量子定位技能要与经典定位技能的融合。卫星定位、惯性导航等技能经历较长发展过程已较为成熟，而量子定位系统的发展必要一定的时间。
现阶段，没有任何技能可以或许提供类似于GPS等卫星定位系统的精度和全天候、全地域工作本领，并在利用成本上与GPS相提并论。
总之，量子定位技能与经典定位技能将在很长一段时间内并存，量子定位技能可否取代GPS还有待时日。
（作者系加拿大某国际财团风险管理资深顾问，科幻作家）
本文来自【中国科普网】，仅代表作者观点。全国党媒信息公共平台提供信息发布流传服务。
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