量子传感器:理想照进现实!RoQS项目推进量子传感器在现实条件下稳定可用

MEMS 2025-02-17 00:01

量子传感器在测量磁场、重力和运动方面表现出无与伦比的精度,为推进国防能力带来了巨大的希望。然而,量子传感器在实际环境中部署时面临重大挑战——尤其是放置在移动平台上时。机械振动、电磁干扰和其它环境干扰会降低量子传感器性能,限制其实际的工作效用。当前的解决方案,例如隔离量子传感器或使用笨重的屏蔽装置,对于广泛部署是不切实际的。


当前解决高性能量子传感器面对环境干扰的方案,在原始静态环境下优化灵敏度


量子传感器在现实条件下受到干扰难以发挥自身价值

据麦姆斯咨询报道,为了解决上述障碍,美国国防高级研究计划局(DARPA)正在启动“稳健的量子传感器(Robust Quantum Sensors,RoQS)”项目。该项目将寻求开发本质上能够抵抗环境干扰的量子传感器,确保它们能够在实验室外可靠运行而不会牺牲其灵敏度等性能指标。该项目的最终目标是将各种量子传感器集成到美国国防部的平台上。


RoQS项目架构及时间安排

RoQS项目强调美国国防工业基地内量子传感器开发商和平台制造商之间的早期合作,以简化从研究到作战部署的过渡。通过早期建立这些合作伙伴关系,美国DARPA旨在确保所研发的量子传感技术满足现实世界的要求,并可以无缝集成到现有的作战系统中,从而大大减少部署量子传感器所需的时间和资源。


在美国政府提供的直升机平台上展示最先进(SoA)量子传感器性能

“量子传感器有可能重新定义我们在国防场景中收集关键信息的方式。”DARPA微系统技术办公室项目经理Jonathan Hoffman博士说,“然而,量子传感器的脆弱性一直是系统部署的主要障碍。借助RoQS项目,我们朝着创建不仅极其精确而且在面对现实世界挑战时具有稳健性的量子传感器迈出了大胆的一步。”

“对于军事中的某些战略任务来说,现在的量子传感器价格是可以接受的。因此我们从那些与军事国防相关的任务开始——潜艇、战略轰炸机、远程导弹……这些任务都开始引入新的量子传感器技术。”Jonathan Hoffman继续说,“我们会逐步开始建立量子传感器制造基地,首先是满足国防领域的需求。但我认为从长远来看,你会看到这些量子传感器扩展到民用领域。


RoQS项目最终实现的量子传感器应用

RoQS项目旨在从根本上解决量子传感器的脆弱性问题。RoQS项目将探索量子传感器设计和架构的新方法,而不是依赖不适合广泛使用的笨重屏蔽或隔离技术。潜在的方法包括:(1)设计可以抑制环境干扰的传感器架构;(2)开发区分噪声和有意义信号的紧凑型阵列;(3)探索先进的原子系统,以实现动态条件下的更高稳定性。


在物理和设计层面接受复杂性,以实现量子传感器系统层面的稳健性

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