首个3D量子加速计研发完成可助船只在没有GPS时导航

　　科技日报北京10月31日电（记者刘霞）据英国《新科学家》杂志网站近日报道，法国科学家研制出了首个可以开展三维（3D）测量的量子加速计，有望帮助船只在没有GPS信号的时候导航，也可用于更精确绘制地球内部的情况。相关研究已经提交预印本网站（arxiv。org）。
　　加速计是一种跟踪物体位置的小型设备，通过检测物体运动和位置的变化来工作，广泛应用于手机、无人机等。几十年前，人们就知道量子效应可用于制造更精确的加速计，但迄今建造的大多数量子加速计只能沿一条直线进行一维测量。为改进这一点，法国国家科学研究中心的菲利普鲍耶及其同事研制出了首个可以进行3D测量的量子加速计。
　　这款3D加速计的外壳是一个40厘米长的金属盒，里面有3个激光器和1个较小的玻璃盒，玻璃盒里装满了铷原子所处温度仅比绝对零度高一点点。在这一极端寒冷的温度下，量子效应现身，使原子的行为像物质波。
　　为测量运动的变化，3束激光分别沿盒子的长度、宽度和高度方向照射原子，迫使原子发生碰撞，产生波纹，波纹的性质取决于加速计的运动。通过分析波纹图案，量子加速计可以计算激光器的加速度。鲍耶表示，由于原子可以被非常精确地控制，所以整个装置非常精确。
　　为测试这一点，研究人员将该加速计置于一张可以摇晃和旋转的桌子上，结果发现计算误差约为20米；而标准非量子设备的测量误差为1公里。
　　澳大利亚国立大学的约翰克洛斯表示，对于轮船等容易发生振动的大型交通工具，这项技术或许非常适用。配备了量子加速计，如果GPS信号出现故障或被黑客干扰，船只都可以保持非常准确的航向。
　　丹麦技术大学的勒内福斯伯格则指出，所有接近地球表面的物体都会受到地球引力的加速，新设备也可以非常精确地测量到这一点，这可能有助于更精确地绘制地球内部的情况，供采矿所用，因为当设备置于地下油井等的上方时，会检测到稍微不同的重力加速度。
　　【总编辑圈点】
　　不同于GPS导航系统，量子加速计的导航特点，是精确和独立。GPS需要向围绕地球轨道运行的卫星发送和接收信号，普通加速计也需要外部参考校准以长期保持其准确性，而量子加速计的准确，源于对超冷原子特性的测量。在极低温度下，原子展现出波粒二象性，波动特性受到设备加速度的影响。本文中的量子加速计则为3D版本，有3束激光照射原子，这一装置被认为很适合用在轮船等大型交通工具上，可保障其导航安全性。量子导航时代要来了吗？