量子导航技术发展现状分析
2023-09-21毛悦孙中苗贾小林宋小勇蒋庆仙
全球定位系统 2023年4期
关键词:测量
毛悦,孙中苗,贾小林,宋小勇,蒋庆仙
(1.地理信息工程国家重点实验室,西安 710054;2.西安测绘研究所,西安 710054)
0 引言
“量子”是表示某物质或物理量特性的最小单元,是能量的最小单位.原子、光子都是量子的一种.量子具有不确定性、不可克隆性、不可区分性,量子态叠加性和量子态纠缠性.随着量子特性被科学家不断挖掘,适用于实际应用的量子新枝术也被逐渐开拓出来.在量子信息科学中,目前主要的应用研究方向包括量子计算、量子通信、量子导航三大方向.本文以构建量子导航技术体系为目标,梳理量子应用技术的研究现状,并给出相关的发展建议.
量子导航是指基于量子特性的导航定位技术,即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估计,得到高于经典测量精度的位置时间信息.量子导航应用潜力巨大,按照测量介质不同,可分为光子或原子测量.与光子测量相比,原子具有极短波长,超低运动速度,大运动质量等特点,可测量更为微小的距离差,惯性拖曳效应更加明显,测量的物理特性更加宽广[1-2].按照技术手段不同,量子导航可分为基于测距体制的星基量子导航系统、基于角运动/线运动测量的量子惯性导航、基于量子重力测量的匹配导航等技术.量子测距定位技术理论上可突破传统测量精度极限,实现优于1 cm 的定位精度[3];量子干涉陀螺仪理论精度比同等干涉面积下的光学陀螺仪高10 个数量级[4];……
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