近日，国内《科技日报》、国外TechXplore 等媒体纷纷报道，美研究人员成功研发一种名为原子干涉的量子传感技术，在没有全球定位系统（GPS）的情况下，可以对导弹、车辆进行导航。有专家分析，这是量子技术运用于导航的历史性突破，堪称GPS的“斩首神器”。蘑菇云对有关情况进行了梳理和分析。

美《科学进展》杂志发表文章介绍该突破一、这项突破的组织实施，非常权威

原子干涉的量子传感技术，业界也称“量子罗盘”“量子指南针”。综合各方面情况，这项突破的组织实施，有以下3个方面特点。（一）组织者是业内权威这项突破，由美桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories，SNL）具体实现。该室成立于1948年，是美国家核安全局（National Nuclear Security Administration）下属的3个研究发展实验室之一,曾经拥有世界上运算速度最快的超级计算机——ASCI Red；世界上最大的X射线发生器——Z脉冲功率设施。

美桑迪亚国家实验室标识（二）参与者是强者如云该实验室专家队伍实力强劲、专业多元，拥有世界顶尖科学家。有材料科学领域专家，如参与新型高熵合金研发的团队；有量子计算方面的专家，像开发量子优化算法的研究人员；还有在纳米技术、光学等领域取得突破的专家团队。（三）披露者是行业翘楚该突破，7月10日,以“High-performance silicon photonic single-sideband modulators for cold-atom interferometry”为题，发表于《科学进展》（Science Advances）杂志。该杂志，由美国科学促进会（AAAS）于2015 年初创立。美科学促进会是世界上最大的科学和工程学协会组织之一，具有很高的权威性和影响力。二、这项突破的技术创新，非常前沿

当前，导航主要依赖于GPS等卫星定位导航系统，各国既获得收益，也因美国动则用GPS关闭，来威胁、打击不同意见的国家，大家深受其害。这项突破，利用先进的硅光子微芯片组件，可以在没有GPS的情况下，进行导航。

“量子导航”在没有GPS情况下使用的构想图（一）技术原理全新目前导航所用的传感器，不管是陀螺仪还是加速度计等，都是测量宏观物质的运动状态，依赖设备内部的机械或电子元件，来感知物体的运动和位置，跟踪的是设备整体的物理运动。而量子传感器是基于量子力学原理，测量微观量子系统（如原子、光子）的状态，通过测量和控制这些量子的行为，来获得极其精确的信息，因而能够实现比经典传感器更高的精度。目前通过原子干涉测量，已经可以实现比现有导航设备，高出1000倍的精度。

“量子导航”的技术原理图（二）实现载体全新量子导航的探索，是一步步向前发展的。以前的原子干涉仪，一个就有一个小房间那么大，要实现这种超高精度的量子传感，也就是一个“量子罗盘”，需要6个原子干涉仪，所以你想用它来导航的话，就得在汽车后面拖一个半挂车箱才行。经过多年的研究，桑迪亚国家实验室的研究人员，已经成功地将原子干涉仪的关键组件微型化，制造出了一个可以放在，芯片上的微型激光系统，相当于把一台冰箱大小的设备，缩小到了指甲盖那么小。

冰箱大小的、庞大的、冰箱大小的旧式激光系统（三）成本效益全新这次突破，在效益比上，让人耳目一新，不仅体积缩小了，关键在于其核心微型激光系统，开发了一种新型的硅光子调制器，可以在微小的芯片上控制光线，并减少不必要的信号干扰。这种调制器，可现有芯片相同的工艺来制造，一个8英寸晶圆就可以制造几百个。这不仅大大减小了设备体积，还显著降低了成本——此前仅一个激光系统，就超过了10000美元。三、这项突破的运用场景，非常广阔

这种突破，不仅有些技术是开创性的，而且在军事上、经济上的运用效益也非常可观，更为重要的是，可以为打破美利用GPS讹诈其他国家，提供一种新的方法。（一）从政治维度看，有利于国家独立自主当前，美频频利用GPS讹诈其他国家。掌握先进量子导航技术的国家，在国际科技合作与交流中拥有更大的话语权和影响力，对于国家的战略安全至关重要。它可以减少对国外导航系统的依赖，降低在关键时期因导航受制于人而面临的安全风险，增强国家在战略层面的自主性和安全性。

集成到硅光子微芯片上的“量子导航”（二）从军事维度看，有利于提高作战能力在精确制导与打击方面，量子导航能够为导弹、炮弹等武器装备提供高精度的导航定位，极大地提高打击的准确性和命中率；在隐蔽性与抗干扰性，量子导航不依赖电磁波，具有很强的隐蔽性，不易被敌方探测和干扰；在战场态势感知方面，利用量子导航技术可以实时、精准地掌握己方部队和装备的位置信息，为指挥决策提供更准确的战场态势感知。（三）从经济维度看，有利于经济转型升级量子导航技术的发展将催生出一系列新兴产业，如量子导航设备制造、量子传感器研发、量子导航相关软件设计等。在交通运输领域，量子导航可提升物流运输的效率和准确性，降低运输成本，优化交通管理；在航空航天领域，能为飞行器提供更精准的导航；在测绘领域，可实现更精确的地理信息数据采集和测量。

“量子导航”的性能参数图（四）从社会维度看，有利于改进社会管理公共安全保障上，量子导航可以为救援人员和执法人员提供精确的位置信息。智能交通发展上，量子导航将推动智能交通系统的进一步发展和完善。科学研究与探索上，特别是在地质勘探、海洋科学研究、空间探索等领域，量子导航的高精度定位能力有助于科学家获取更精确的数据和信息，推动相关科学研究的深入开展。