量子導航定位系統(QPS)，是英國國防科學與技術實驗室（DSTL）正在研究的一種以超冷原子為基礎的加速計，它能前所未有地精確跟蹤人體移動的位置。
基本介紹
- 中文名：量子導航定位系統
- 外文名：Quantum positioning system
- 簡稱：QPS
- 研究機構：英國國防科學與技術實驗室
- 作用：精確跟蹤人體移動的位置
產生背景,技術原理,組成結構,研發進展,套用領域,
產生背景
GPS會在水下失靈，所以潛艇下沉後會失去GPS信號，此時要用加速計來導航，記錄每次扭身、轉向，但加速計並不精確。如果沒有GPS定位，潛艇在水面航行一天可能偏離航線1公里左右，而QPS會將偏離減小到1米。
技術原理
雷射能捕獲真空中的原子云，並使其冷卻到絕對零度以上不到1度，超低溫下原子會變成一種量子態，這種量子態很容易受外力干擾而破壞，這時用另一束雷射來跟蹤監測干擾造成的任何變化，就能計算出外力大小。由於潛艇航行時會受到海水作用而左右搖晃，導致略微偏向，DSTL小組希望能把這套系統用在水下環境。
組成結構
該QPS樣機就像個1米長的鞋盒，一開始只能沿一條軸線工作，加入另外兩套雷射器和捕獲的原子之後，就能協調三維方向的運動了。每套雷射器能給100萬個銣原子製冷。科學家表示一旦掌握了第一代，就能把它們小型化用到其他地方，科學家將於2015年9月先在陸地上進行實驗。
研發進展
該QPS尚未完成，它還不能把微小的萬有引力效果和船隻運動造成的加速區分開來。如果潛艇通過一個水下山脈，山脈的萬有引力把它向西吸引，感覺上就像它在向東加速。因此要有很好的萬有引力地圖才能把它引導到正確方向。
除了DSTL小組以外，中國和澳大利亞也在研究量子導航系統。超精導航系統能讓潛艇運行的更好。由於潛艇不必再擔心與GPS失聯，也會讓巡航探測更容易。
2016.3.30科技部網站報導：中國量子導航技術取得突破性進展，國家十二五863計畫“地球觀測與導航技術領域主題項目--基於磁共振的微小型原子自旋陀螺儀關鍵技術”研發單位北京自動化控制設備研究所項目組，研製成功我國首個基於磁共振的原子自旋陀螺儀原理樣機。樣機零偏穩定性優於2°/h，成為世界上第二個掌握該技術的國家，與美國技術差距從10年縮小到7年。
套用領域
英國國防科學與技術實驗室（DSTL）正在研究一種以超冷原子為基礎的加速計——量子定位系統（QPS），能前所未有地精確跟蹤你的位置。
英國海軍2016年將用這種量子系統把系泊艦和航行艦分開，記錄艦船位置，精確度比以往提高1000倍。如果QPS海上測試成功，將進一步縮小用在飛機、火車、汽車甚至手機上，為城市交通、自動駕駛車輛提供一種後備導航工具。
該技術可能產生的最大影響是微型化以後用在未來武器上。雖然潛艇的位置不需要精確到幾米幾厘米，但飛彈、炮彈需要。
它的套用還不止武器範圍。科學家表示10到20年前需要一個巨大的低溫製冷器，但雷射製冷原子云改變了一切，下一代製冷技術可能拓展到方方面面，從汽車到智慧型手機。因此他們相信它在尺寸和耗能方面都會下降到能裝在儀錶板上。
