桑迪亚实验室将量子导航缩小到芯片尺寸；无 GPS 定位技术取得突破

桑迪亚国家实验室（Sandia National Labs）的研究人员创造出了微型光学芯片，可彻底改变量子导航技术。有了这些芯片，就能开发出体积更小的量子传感器，无需依赖全球定位系统（GPS）卫星就能实现精确定位。

传统的导航级运动传感器只有柚子大小，依靠全球定位系统信号进行导航。相比之下，量子导航利用原子干涉仪独立跟踪位置和运动。然而，以前的量子系统需要房间大小的设备来容纳六个大型原子干涉仪。

桑迪亚团队的突破是制造出了为量子导航传感器供电的超小型光学芯片。这些芯片集成了光子电路，取代了原子干涉仪通常使用的笨重激光系统。其结果是封装足够小，可以广泛部署。

这一创新的关键部件是一个调制器，能够精确控制和组合来自单一光源的多个激光频率。这样就无需堆叠单个激光器，从而进一步缩小了尺寸，降低了复杂性。

除了小型化之外，新芯片还增强了抗振动和抗冲击的耐久性，有可能在现有型号不适合的挑战性环境中部署。

另一个显著优势是降低成本。现有的量子导航系统可能过于昂贵，单个激光调制器的成本就超过1万美元，而桑迪亚团队的目标是利用半导体制造技术进行大规模生产。这种方法可以大大降低成本，提高普及率。

桑迪亚科学家李钟民（Jongmin Lee）强调了减少对全球定位系统依赖的重要性，他指出，卫星信号可能会受到干扰或欺骗，从而给军事行动和自动运输系统带来风险。

量子技术的潜在应用不仅限于导航。研究小组正在探索利用这些量子传感器探测微妙的重力变化，并绘制地下资源和结构图。

这项突破性的研究被作为封面故事刊登在《科学进展》杂志上。科学进展》（Science Advances）杂志作为封面故事进行了报道，强调了其在量子技术和导航领域的重要意义。