[導讀] 科技日報訊在當前的陸?？战煌ㄖ?，全球定位系統（GPS）已成為必不可少的定向導航工具。 

    英國研制量子導航定位系統QPS

    精確度比GPS更高 可在水下使用且偏差不超過(guò)1米

    科技日報訊 在當前的陸?？战煌ㄖ?，全球定位系統（GPS）已成為必不可少的定向導航工具。萬(wàn)一GPS失靈，那該怎么辦？英國國防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗室（DSTL）正在研究一種以超冷原子為基礎的加速計——量子定位系統（QPS），能前所未有地精確跟蹤你的位置。

    據英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日報道，英國海軍2016年將用這種量子系統把系泊艦和航行艦分開(kāi)，記錄艦船位置，精確度比以往提高1000倍。如果QPS海上測試成功，將進(jìn)一步縮小用在飛機、火車(chē)、汽車(chē)甚至手機上，為城市交通、自動(dòng)駕駛車(chē)輛提供一種后備導航工具。

    GPS會(huì )在水下失靈，所以潛艇下沉后會(huì )失去GPS信號，此時(shí)要用加速計來(lái)導航，記錄每次扭身、轉向，但目前的加速計并不精確。DSTL的內爾·斯坦菲爾德說(shuō)：“目前如果沒(méi)有GPS定位，潛艇在水面航行一天可能偏離航線(xiàn)1公里左右，而QPS會(huì )將偏離減小到1米。”

    激光能捕獲真空中的原子云，并使其冷卻到絕對零度以上不到1度，超低溫下原子會(huì )變成一種量子態(tài)，這種量子態(tài)很容易受外力干擾而破壞，這時(shí)用另一束激光來(lái)跟蹤監測干擾造成的任何變化，就能計算出外力大小。由于潛艇航行時(shí)會(huì )受到海水作用而左右搖晃，導致略微偏向，DSTL小組希望能把這套系統用在水下環(huán)境。

    該QPS樣機就像個(gè)1米長(cháng)的鞋盒，一開(kāi)始只能沿一條軸線(xiàn)工作，加入另外兩套激光器和捕獲的原子之后，就能協(xié)調三維方向的運動(dòng)了。每套激光器能給100萬(wàn)個(gè)銣原子制冷。“一旦我們掌握了第一代，就能把它們小型化用到其他地方。”斯坦菲爾德說(shuō)。他們將于2015年9月先在陸地上進(jìn)行實(shí)驗。

    目前該QPS尚未完成，它還不能把微小的萬(wàn)有引力效果和船只運動(dòng)造成的加速區分開(kāi)來(lái)。“如果潛艇通過(guò)一個(gè)水下山脈，山脈的萬(wàn)有引力把它向西吸引，感覺(jué)上就像它在向東加速。我們要有很好的萬(wàn)有引力地圖才能把它引導到正確方向。” 倫敦帝國學(xué)院冷物質(zhì)中心的愛(ài)德華·海因德說(shuō)。

    除了DSTL小組以外，中國和澳大利亞也在研究量子導航系統。英國法斯萊恩北約（NATO）潛艇救援服務(wù)機構負責人、前皇家海軍潛艇駕駛員約翰·波伊斯說(shuō)：“超精導航系統能讓潛艇船長(cháng)睡得更好。由于潛艇不必再擔心與GPS失聯(lián)，也會(huì )讓巡航探測更輕松。”

    波伊斯認為，該技術(shù)可能產(chǎn)生的最大影響是微型化以后用在未來(lái)武器上。“雖然潛艇的位置不需要精確到幾米幾厘米，但導彈、炮彈需要。”

    它的應用還不止武器范圍。研究小組負責人斯蒂芬·蒂爾說(shuō)：“10到20年前我們需要一個(gè)巨大的低溫制冷器，但激光制冷原子云改變了一切，下一代制冷技術(shù)可能拓展到方方面面，從汽車(chē)到智能手機。“我們相信它在尺寸和耗能方面都會(huì )下降到能裝在儀表板上。”