DARPA 着眼于新的量子传感技术研究

来源：电波之矛

作者：Bombastic

前言

DARPA 正专注于推进量子传感器的研究，以应对定位、导航和授时（PNT）以及军事应用中的情报、监视和侦察（ISR）方面的挑战。最新一项名为“鲁棒量子传感器”（RoQS）的新计划旨在提高能够探测地球磁场的量子传感器性能，特别是在 GPS 失效的情况下。尽管当前的量子传感器在检测磁场、电场、加速度、自旋等方面展示了出色的实验室性能，但当它们被放置在移动平台上时，由于振动和场梯度等环境因素影响，这些传感器的性能会下降。

RoQS计划通过整合创新量子物理技术来克服这些挑战，克服平台引起的干扰，确保在实际环境下的稳定性能。DARPA计划与承包商和平台制造商合作，测试和将这些传感器集成到军事平台上。量子传感器的开发被视为在探测潜艇、地下结构和核材料等隐匿目标探测方面的重大应用前景，提供了潜在的军事优势。

美国五角大楼的国防高级研究计划局（DARPA)将很快会启动一项新计划，开发更强大的量子传感器，以便在全球定位系统发生故障时可探测地球的磁场。根据一份特别通告，量子传感器将在美国军事平台上使用。五角大楼官员认为，量子传感器在定位、导航和授时（PNT）以及情报、监视和侦察（ISR）方面具有广阔的前景。

然而，在部署这项技术时会遇到一些挑战，DARPA 希望通过启动一项名为 '鲁棒量子传感器'（RoQS）的新计划来应对这些挑战。该计划旨在将量子传感器引入国防部平台。虽然量子传感器已在多种模式（磁场、电场、加速度、自旋、湍流）下表现出了卓越的实验室性能，但一旦传感器被放置在移动平台上，其性能就会因电场、磁场、场梯度和系统振动而下降。RoQS 试图通过量子传感的创新物理学方法来克服这些挑战。

特别通知以及最近在 Sam.gov 上发布的未来计划公告中写道：即将开展的 RoQS 计划旨在开发和演示量子传感器，这些传感器能够从原理上克服平台干扰因素造成的性能下降，并在政府提供的平台上进行演示。

DARPA隶属于美国国防部负责研究与工程的副部长办公室，DARPA希望将 RoQS 开发的传感器过渡到美军平台上，并通过相关的记录项目帮助满足需求。为此，该机构打算与承包商和平台制造商合作，确定量子传感器集成系统，并与政府平台所有者合作，在项目结束时促进集成和测试。

五角大楼官员和其他人员一直在努力使量子技术在现实世界中的应用更加成熟。量子叠加--或量子系统同时存在于两种或两种以上状态的能力--以及纠缠。纠缠是 '系统中的两个或更多量子对象可以内在地联系在一起，对其中一个对象的测量决定了对另一个对象的可能测量结果，而不管这两个对象之间的距离有多远'。

尽管国防部官员看到了量子能力在计算、加密和通信等其他领域的潜在用途，但许多观察家认为传感是五角大楼近期最成熟的应用。

国防部负责研究与工程的副部长办公室量子科学首席主任约翰-伯克（John Burke）6月在 '国防一号'（Defense One）主办的一次技术峰会上说，这是 '迄今为止我们了解最多的应用'。

在未来的运行环境中，如果全球定位系统无法使用或性能下降，这种能力可以提供全球定位系统的替代方案。

你可能听说过干扰和欺骗等问题。因此，我们正忙于研究其他量子技术，以便在作战人员的边缘输入定位和定时信息，伯克说，'这就是我们最早的研究方向。在这一框架下还有一系列技术。我们正在大力推进这项工作。因此，即使是今年2024 年，我们也有大约 1 亿美元的资金用于这方面的工作。

五角大楼一直在利用其 '加速创新技术的采购和应用'（APFIT）计划来购买新一代原子钟，这些原子钟可能会被投入到一些 '战略资产 '中。他补充说，今天，第一波新的量子技术浪潮正在真正到来。

CRS 报告指出，量子传感器的成功开发和部署可以提高对敌方潜艇、地下建筑、核材料和电磁辐射等的探测能力，从而帮助美军发现隐匿的目标和敌军。

对于 ISR 来说，遥感能力和许多不同种类的技术是一个总括。 比如磁强计，可以发现磁性物体。他指出，目前，量子技术 '有点昂贵'。但对于某些军事战略任务来说，这并不昂贵。因此，我们正在从那些与任何东西--潜艇、战略轰炸机、远程导弹这些资产-相匹配的任务入手，开始植入新技术，'他说：'我们有一种叫做磁力计的东西，可以安装在系统中，用于磁导航。它非常强大。我们对此感到非常兴奋。一旦我们掌握了这些技术，我们就可以开始建立制造基地，首先是在国防部。这就是我们所走的道路。但我认为，从长远来看，你会看到这类技术扩散到民用领域'。

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