導航不再靠衛星 量子羅盤引領二次技術革命
繼20世紀初量子理論出現後，現在正發生變革性技術的第二次量子革命。量子羅盤的問世，顯示這項技術正在實現新的突破。
英國國防部希望在核潛艇內運用新的量子羅盤定位技術，因為核潛艇的航行需要極大的隱蔽性及精確性。 全球定位系統（GPS）為人們出行導航提供了便利，並已經成為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，在室內或是受到外來信號的干擾等，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。 英國格拉斯哥科技公司M Squared Lasers與倫敦帝國理工學院聯手共同研發了一種大有潛力的「量子羅盤」，它利用量子加速度感應器可以精確定位。 這種過冷銣原子技術（super-cooled rubidium atoms）據說連俄羅斯人都無法對其進行干擾。該「量子羅盤」（quantum compass）模型最近在倫敦的一次大會上亮相。 量子羅盤前途無量 「量子羅盤」用激光使原子處於極低溫度下，然後用量子力學來測量和計算這些超低溫原子隨其載體行進時在速度上出現的細微變化。 將「量子羅盤」安裝在車船等交通工具上後，只要有載體的初始位置，它就可以根據測到的速度變化計算出載體當前所處位置，完全不依賴外部信號。 目前這種量子"羅盤"的應用對象主要是大型船隻、火車等大型交通工具，但它的工作原理也適用於基礎科研項目，比如探測暗能量和引力波等。研究團隊希望技術成熟後能將這個系統應用到更多領域中。 英國國防部一直在投資建造一種獨立的導航裝置。它認為這種裝置在其核潛艇上能派上特別的用場，核潛艇需要秘密航行、與外部世界隔絶。 研發該導航裝置的資金來自國防部的研究部門防務科技實驗所、英國工程學和物理學研究理事會以及英國創新署。 據《金融時報》報道，2013年，量子研究被英國政府確定為優先領域，研究重點是軍事技術。此後，通過英國國家量子技術計劃，英國政府在5年內對該領域的項目投資了2.7億英鎊（約合3.5億美元）。 GPS工作原理 GPS最初是由美國國防部研製和維護的中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絶大部分地區（98%）提供凖確的定位、測速和高精度的標凖時間。 該系統包括太空中的31顆GPS人造衛星；地面上1個主控站、3個數據注入站和5個監測站，及作為用戶端的GPS接收機。最少只需其中3顆衛星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能接收到的衛星訊號數越多，譯碼出來的位置就越精確。 該系統由美國政府於1970年代開始進行研製，並於1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機，比如智能手機即可使用該服務。 現在，無論軍用和民用GPS都可以達到精度在10米以下的定位服務。 GPS衛星信號脆弱，容易受到攻擊。 它使用低頻訊號，即使天候不佳仍能保持相當的訊號穿透性。因此快速、省時、高效，並可移動定位。（參考維基百科資料） 雖然衛星導航具備以上優點，並被廣泛應用在軍事以及民用生活中，但GPS的弱點也越來越引起軍用和民事當局的關注，特別是它的信號容易受到干擾和阻斷。 例如，據情報部門獲悉，至少有兩次由於俄國測試"欺騙性"裝置，導致莫斯科以及黑海地區居民的手機GPS系統受到干擾，無法正常工作。 格拉斯哥科技公司M Squared Lasers的約瑟夫·湯姆認為，這種量子技術就可以避免這樣的事情發生。 他稱，GPS信號很容易被阻斷。一旦這種情況發生，人們手機中的導航系統就會受到干擾。但新的量子技術就可以避免這樣的干擾，因為它不依賴信號來回傳遞。 據說，該科技公司研製的系統所使用的技術比GPS還古老，它使用慣性導航技術（inertial navigation）。該裝置利用感應器來確定其速度和方向。 從理論上來講，只要該系統知道最初起點的位置，它就會計算出之後的一切。 該系統最初所遇到的問題是它可能會出現偏離，需要經常矯正。然而，通過利用過冷銣原子技術就可以幾乎避免所有的偏離問題，大大改善了該系統的表現。 M Squared Lasers負責人馬爾科姆表示，該系統還處於初期階段，仍有許多改善空間。 但至少將來它可以替代 GPS ，讓人們多一種選擇。特別是它不受信號有無的影響，所以在地底、水下也同樣可以精確導航，對核潛艇、船舶運輸等具有重要用途。但短期內可能還不會普及到手機導航上。