英國皇家海軍(Royal Navy)近日宣布，威爾士親王號航空母艦(HMS Prince of Wales)于3月14日啟航前往挪威參加北極軍事演習(xí)，并首次啟用量子技術(shù)，將高度精確的原子鐘安裝在航空母艦上以實(shí)現(xiàn)精確時(shí)間定位。

圖片來自英國皇家海軍(Royal Navy)

據(jù)悉，這臺原子鐘設(shè)備相當(dāng)于一臺普通的筆記本電腦大小，能夠提供高度精確的時(shí)間信號。即使在GPS全球定位系統(tǒng)信號丟失的情況下，該設(shè)備也能保證軍艦的復(fù)雜作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步。

時(shí)間信號同步對于軍艦來說至關(guān)重要，準(zhǔn)確的時(shí)間信息有助于艦只在海上作業(yè)時(shí)保證安全。如果過分依賴GPS系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)故障或無法使用時(shí)就會產(chǎn)生問題。量子技術(shù)可以解決這一問題，并提供可靠的技術(shù)保障。其中，原子鐘利用原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性，可以獲取精準(zhǔn)的時(shí)間頻率信號，其研發(fā)涉及量子物理學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科。

此次，英國皇家海軍為了減少對GPS系統(tǒng)的依賴，與英國石油公司(BP)和美國科技集團(tuán)Teledyne在英國的子公司Teledyne e2v展開密切合作，將原子鐘設(shè)備首次應(yīng)用在這艘英國最大的航空母艦——威爾士親王號上。

圖片來自英國皇家海軍(Royal Navy)

據(jù)悉，該設(shè)備為Teledyne e2v公司在英國設(shè)計(jì)和制造的MINAC系統(tǒng)，是一款銫原子鐘，能夠在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)或GPS信號無法使用的情況下，保證時(shí)間精度，并補(bǔ)充定位、導(dǎo)航和授時(shí)(PNT)系統(tǒng)。MINAC系統(tǒng)在體積上實(shí)現(xiàn)了大幅度縮減，未來可用于艦隊(duì)中的其它船只，甚至可放置于英國皇家海軍突擊隊(duì)所攜帶的背包中。

此次原子鐘技術(shù)的使用與測試，將為未來量子導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。據(jù)了解，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)存在局限性和脆弱性。局限性是指受物理遮蔽的影響，微弱的衛(wèi)星導(dǎo)航導(dǎo)航信號不足以穿透各種物理遮蔽物，如在室內(nèi)、地下、隧道、水下、高山或城市峽谷，甚至濃密的森林中，用戶無法獲得衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)；脆弱性指因衛(wèi)星導(dǎo)航信號功率過低，以及無線電信號傳播與接收特性共同作用的結(jié)果，用戶無法較好地獲得衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。目前，世界上多個(gè)國家正在積極開發(fā)運(yùn)用量子技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng)，而原子鐘作為導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”，將對導(dǎo)航精度起到?jīng)Q定性作用。

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