用钻石探测磁异常,美发明量子导航技术,用于解决GPS干扰问题

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GPS系统是美国建立并推广的卫星导航定位系统,在美军军事设备中起到关键作用,一旦失去了导航系统的支持,美军很可能就打不了仗,然而干扰这种设备的成本和技术门槛都很低,一旦某一区域被大规模干扰,美军很可能就要面对不适应复杂电磁环境作战的尴尬,被低技术对手击败。

而现在洛克希德·马丁公司的工程师迪马里奥说,他和他的团队可能有一个解决方案:量子传感器。

图1 迪马里奥的方案

近五年来,迪马里奥的团队一直在制造一个设备原型:一个长约一英尺,直径六英寸的圆柱体,其中包含一个比盐晶体略大的人造钻石立方体,钻石含有特殊杂质; 在其重复的碳原子立方晶格中,碳偶然会缺失,其邻域是氮原子。这些所谓的氮空位中心,在钻石内部形成一个类似分子的二重奏,被证明是优秀的磁传感器。当绿色激光照射钻石时,氮空位中心会发出红光,由于量子力学的影响,钻石会根据其所处的磁场发出或多或少的光。

迪马里奥使用钻石来探测地球磁场中被称为磁异常的独特波纹和畸变,一旦识别出异常,就可以将其用作导航的参考点。迪马里奥说,目前,船舶和飞机一般不使用磁异常进行导航,因为大多数磁传感器只能测量场强,而不能测量场指向的方向。但他的团队的设备可以衡量两者,该设备不需要和卫星通信也能发挥作用,因此这种量子传感器不会被干扰也无法被攻击。

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