砺道智库 2024年11月29日 09:00 北京

据空天部队网11月27日报道，面对精确导航和计时所需的GPS信号面临越来越大的威胁，美国国防部正在考虑将本地化量子传感器作为太空全球定位系统卫星的根本替代品。

国防创新部门(DIU)的尼古拉斯·埃斯特普指出，在同等实力的冲突中，“你必须假设环境被拒绝且恶化，在这种环境中你不能依赖GPS等外部PNT信号。”

DIU正在寻求商业伙伴来帮助开发分布式、本地化的替代方案，而不依赖于来自地球表面数千英里以上容易被干扰的信号。

军方依靠GPS进行导航、计时和瞄准，而从交通运输到农业再到银行业等各行各业也依赖其精确度来实现各种目的。但乌克兰和中东的战争暴露了信号干扰和欺骗如何阻止用户获取来自太空的信号，迫使用户寻求替代方案。

埃斯特普问道：“为了维持PNT解决方案，让联合部队能够执行其任务，我们要做什么？”他的DIU投资组合包括量子传感、高超音速和先进材料。

DIU向业界征集量子传感技术，该技术可在几年内增强或支持GPS卫星的军事应用。DIU当时表示，“该项目将专注于展示量子传感器的军事用途，以满足联合部队的战略能力。”

埃斯特普表示，收到的提案数量非常多：“我们确实收到了来自社区的强烈兴趣信号，其中既有传统的优质企业，也有初创公司和非传统公司。”

埃斯特普表示，此次招标旨在鼓励各种方法和解决方案。“不会有一款量子传感器可以统领所有领域，空军会使用，海军会使用，陆军会使用……没有灵丹妙药——无论是量子还是经典——可以满足联合部队的所有PNT需求。”

DIU将寻求将行业申请人提出的各种方法与适当的用例结合起来，这些方法基于外形尺寸和技术成熟度。“有些方法可能更适合飞机。有些方法更适合支持水面或水下舰船，”他说。

太空部队还在研究弹性的太空定位和导航解决方案，包括将GPS信号分散到不同轨道上的多颗卫星上，以使系统更加稳健，更不容易受到干扰。事实上，弹性定位和导航是空军部长弗兰克·肯德尔确定的两项能力之一，将在国会批准的新“快速启动”拨款下使用，以使太空部队能够推进某些项目，而无需等待全面的立法审查。

量子力学涉及亚原子粒子的非凡、违反直觉且常常令人困惑的性质，该性质由阿尔伯特·爱因斯坦在近一个世纪前首次探索。纳米工程的最新进展使实验室首次能够展示和利用量子粒子的独特性质，从而重新激发了人们对该技术的热情。

量子经济发展联盟（QED-C）执行董事Celia Merzbacher表示，量子传感是三个量子力学领域中理解程度最低但最成熟的领域之一，另外两个领域是量子计算和量子通信。QED-C是一个由美国国家标准与技术研究所支持的行业主导的利益相关者论坛。

她说：“PNT的量子传感在某种程度上已经存在。”该技术与原子钟中使用的技术相同，原子钟可根据亚原子粒子的运动提供精确的计时。

QED-C在9月份的一份报告中指出“量子传感器可以在GPS信号不可用或不可靠的环境中提供导航信息。”

该报告和DIU行业提供概述了量子传感可应用于PNT的三种方式：测量运动、重力和地球磁场。

每种方法都为飞机、轮船或车辆提供了一种准确确定其位置的方法，而无需依赖遥远的GPS卫星的无线电信号。

Merzbacher预测，国防部的参与可能会在五年内推动量子传感PNT的商业市场。她表示，如果没有国防部，这个过程将需要更长时间，“因为这些开发用于PNT和其他用途的量子传感器的公司规模较小，而且它们在投资任何需要两三年才能上市的产品方面的资源有限。”

这正是DIU成立的目的——作为通往私募股权的桥梁。“私人资本成本高昂，而且很难获得，”Merzbacher说道，“政府可以通过介入并帮助分担现阶段的工程和研发成本来真正加速进展，”她解释道，“最终飞轮将开始转动，随着收入的产生，这些公司可以进行再投资。但如果政府不介入和投资……那么进展就会慢得多。”

QED-C的报告指出，从实验室到战场的过渡是一个关键障碍。戈沃德说，GPS现已被消费者和企业视为理所当然，但人们很少意识到它有多么脆弱。但他表示，需要将材料保持在极低温度下或在极精确的激光频率下运行的技术几乎还没有达到黄金时代的水平。“他们会不断改进它，也许有一天它会被像你我这样的普通人所接受。”

PNT量子传感的支持者表示，它代表着一次重大变革，摆脱了GPS甚至eLoran固有的脆弱信标信号方法。量子技术公司Q-CTRL的首席执行官Michael Biercuk表示：“下一代PNT技术将定位返回到本地车辆或个人，从本质上讲，我们现在希望能够仅使用我们在本地测量的东西进行导航。”