量子羅盤來了 不必抱怨GPS收訊不良
想像一下,一個只有晶片大小的量子羅盤,上面電路運作不是利用電流,而是光束。桑迪亞國家實驗室科學家開發的量子羅盤,向成功商業化邁出了巨大一步,或成為取代GPS的備案。
編譯/高晟鈞
想像一下,一個只有晶片大小的量子羅盤,上面電路運作不是利用電流,而是光束。桑迪亞國家實驗室科學家開發的量子羅盤,向成功商業化邁出了巨大一步,或成為取代GPS的備案。
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無GPS導航攸關國家安全
全球定位系統(GPS)為人們出行導航提供了便利,已然是人們生活中不可缺少的一部分。但這種衛星導航技術也有它的局限性。比如,在室內容易受到外來信號或是物理建築的干擾等,尤其是在核潛艇和油輪等方面,僅僅依賴衛星導航系統不可靠。
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而在一些衝突頻繁的國家邊界,倘若敵方電子戰部隊成功干擾或欺騙衛星訊號,更是有可能造成己方軍隊團隊全滅,進而影響國家安全。
「量子羅盤」是利用雷射使原子處於極低溫度下,用量子力學來測量和計算超低溫原子行進時出現的細微速度變化。對於量子羅盤來說,只要有載體的初始位置,就能根據速度變化計算出載體的當前位置,完全不依賴信號。
量子羅盤如何商業化
一個完整量子羅盤大致上包含了幾個部分:原子干涉儀、微晶片雷射系統(調製器、雷射晶片)。量子羅盤真正商業化的關鍵,不外乎兩點:體積和成本。
研究團隊使用了新的微調製器,取代了體積相當於一台冰箱的傳統雷射系統。新調製器可謂是微晶片雷射系統的核心,除了可以抑制不必要的雜訊(下降近100,000倍),還能改變單一雷射頻率來執行不同功能。
除了尺寸方面,成本也是部署量子導航設備的主要障礙。每個原子干涉儀都需要一個雷射系統,而雷射系統需要調製器。僅僅一個市售調製器成本就可能超過10,000美元。
研究團隊透過將多個組件小型化,並整合至矽光子晶片上,成功降低了成本,單單一塊8英寸的晶圓上,可以製造數百個調製器。除此之外,晶圓的製造,也能使用現今的CMOS製程來製造,包括複雜的四通到組件,或是額外的客製化功能。
下一步,該團隊希望整合原子干涉儀與雷射系統,製造出真正的「量子羅盤」。或許有一天,我們不再需要舉起手機GPS,因收訊不良而不停咒罵。
資料來源:ScitechDaily
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- 新聞關鍵字: 晶片
- 記者:洪嘉宏
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