《原子优势:加速美国量子传感技术,助力下一代定位、导航和授时 (PNT)》

  • 来源专题:计量基标准与精密测量
  • 编译者: 张宇
  • 发布时间:2025-06-26
  • 近日,新美国安全中心(CenterforANewAmericanSecurity,CNAS)发布《原子优势:加速美国量子传感技术,助力下一代定位、导航和授时(PNT)》研究报告。当前,美国的定位、导航和授时(PNT)能力正面临着挑战,报告探讨了美国如何加速量子传感的研发和部署,实现在下一代PNT中的应用。
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    • 编译者:李晓萌
    • 发布时间:2024-06-28
    • 该报告总结了用于维持多样化能力的各种互补定位、导航和授时(PNT)技术,并确定了量子技术可能适合更广泛的互补PNT生态系统的位置。由于其准确性和可用性,从民用航空和关键基础设施到蜂窝通信、全球金融和军事,对GPS的依赖已在所有领域变得普遍。然而,为了保持强大的定位、导航和定时(PNT)能力,开发不依赖GPS的技术至关重要。互补PNT领域旨在提供与GPS互补或替代的PNT解决方案,GPS通常被视为PNT的主要来源。当GPS信号不可用(例如,地下或水下)、GPS干扰或GPS卫星故障时,可能需要补充PNT。目前,没有任何补充PNT功能可以提供与GPS相同水平的全球可用性和准确性,但许多技术在广泛的应用中可以作为GPS的关键补充或替代方案。新兴的量子传感器经常被认为是有前景的技术,可以实现能力提高或成本降低的互补PNT解决方案。原子钟已经被广泛用于精确计时,随着量子惯性传感器、磁力计和重力仪的进一步发展,它们也可能在定位和导航中发挥作用。然而,量子传感器只是更广泛的互补PNT生态系统的一个子集,该生态系统包括各种技术成熟度和属性不同的传感和定时技术。为了确定给定互补PNT需求的最佳解决方案,有必要考虑量子技术和经典技术,并分析它们的优势和局限性。本报告总结了各种互补PNT技术,并确定了量子技术可能适合更广泛的互补PNT生态系统的位置。
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    • 在光通信发展的推动下,硅光子技术已发展成为主流技术。目前的技术已经使得集成光子器件从数千个激增到数百万个,它们主要以数据中心通信收发器的形式出现,此外传感和运算等许多令人兴奋的应用领域的产品也指日可待。需要什么才能将硅光子器件的出货量从数百万增加到数十亿?下一代硅光子技术会是什么样子?硅光子应用面临的集成和制造瓶颈有哪些共同点?哪些新兴技术可以解决这些问题? 这篇观点文章试图回答这些问题。我们绘制了硅光子学技术的发展趋势图,从CMOS技术的世代定义中进行了比较。我们确定了在CMOS制造兼容器件、电路、集成和封装方面取得巨大进步所必须解决的关键挑战。我们确定了对下一代系统和应用至关重要的挑战——通信、信号处理和传感领域。通过发现和总结这些挑战和机遇,我们旨在促进对硅光子生态系统的器件、电路和系统的进一步研究。