量子导航：新一代导航技术
2023-10-17 18:47阅读：
解放军报 2023年10月13日
内容详见http://www.81.cn/szb_223187/szbxq/index.html?paperName=jfjb&paperDate=2023-10-13&paperNumber=11&articleid=916914
更可靠、更安全、更精准、更轻便，破解传统导航难题，量子导航应运而生
量子导航作为量子信息科学重要发展方向之一，受到世界各国广泛关注
量子导航系统或将成为军用导航系统新锐，给世界军事带来革命性变革
“在未来某个战场上，士兵身处陌生地域。随身携带的设备上，量子导航系统精确显示出士兵所处的位置。通过高精度重力传感器，他探测到前方有一个疑似钢筋混凝土建造的地下工事，可能隐藏了大量敌军和物资。在将地下工事的精确坐标上报给空中打击单元后，智能弹药准确实施了火力打击，士兵安然无恙”——这是国外某科研机构设想的未来作战场景，当GPS受到干扰失效时，量子导航将成为未来战场制胜的关键。
量子导航就是基于量子特性的导航定位技术。它利用量子效应传感器，通过对电场或磁场的强度、频率、时间、相位等实际物理量进行测算，得到高于经典测量精度的位置时间信息。由于量子导航不使用电磁波，而是借助于量子纠缠态的制备及传输技术，使得它在信息传输的安全性和精确性等方面具备独特优势。量子导航有望破解传统导航所面临的安全、准确度以及使用条件限制等问题，已成为当前新一代导航技术的研究热点。
将改写未来战场法则
正如无线电导航、卫星导航等传统导航率先运用于军事，量子导航在军事上的应用也是各国最为关注的方面之一。许多国家甚至将量子导航技术上升到国防战略的高度。
美国一直把量子导航技术列为高优先级，并启动了一系列项目和计划。目前，美国空军正在联合一家科技公司开发量子导航系统。这套系统利用地球磁场作为信号，使用的量子传感器对电场和磁场的变化具有高度响应。此外，这套系统还集成了人工智能系统，用于识别和消除飞机和车辆的振动和其他噪声等干扰，以提高信号处理的速度和准确性。
英国十分重视发展量子导航技术，把量子导航确立为赋能国防的关键量子技术之一。今年5月，英国帝国理工学院研制的量子加速度计搭载海军“帕特里克·布莱克特”号实验舰完成海试，迈出由实验室到实际应用的重要一步。这项技术或将在未来无GPS的环境中，提供持续精确定位和导航服务。
今年8月，澳大利亚也公布了其发展量子技术的最新举措。澳大利亚国防部宣布与美国一家量子技术公司建立合作关系，联合开发量子导航技术，从而提升军事和安全应用能力。
法国、德国等许多国家，正在积极推动高性能原子陀螺仪、原子加速度计和原子钟的研发。
虽然目前量子导航技术还未能在军事领域一展身手，但其蕴含的实战潜力和应用前景是显而易见的，甚至会引发作战模式的变革。
首先，量子惯性导航具备和传统惯性导航系统同样的优点，抗干扰能力强、隐蔽性强、能适应各种环境，特别是卫星导航信号受限的地方。而量子惯性导航的精度要远高出传统惯性导航系统，这使得它可以更加满足水面舰艇、潜艇、深空飞行器等装备的作战需要。
其次，量子导航的安全性更高。量子纠缠的特性使得对手很难获得导航定位数据，或者干扰导航系统的运行。
此外，量子导航系统的体积往往比较小，可以搭载各种不同的载体，比如微小型智能平台、无人机群等。它也可以由单兵携带，甚至安装在智能手机之中。
不久的未来，量子导航或将重新定义战场精度，重塑未来战争面貌。
（作者：赵旺）
