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量子狂潮之高精度姿態(tài)傳感技術(shù)
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
2023年兩部量子巨作接踵而來，哪一部是你心中的天花板？《流浪地球2》中“智能電子計算機550 W ”強大的量子技術(shù)，還是《蟻人于黃蜂女：量子狂潮》中科技感十足的量子世界？歡迎評論留言呀！小編身為野生漫威迷，在觀影同時，不禁被這場濃縮星戰(zhàn)中強大的量子世界所震撼，各種角色都充滿奇幻色彩的想象，并對量子力量充滿無限好奇。
生活的宏觀世界里，物體的位置、速度等，都可以通過經(jīng)典力學(xué)精確測算。但在微觀量子世界里，卻有著截然不同的奇妙物理規(guī)則，最有代表性的是“疊加”與“糾纏”。
量子物理學(xué)顛覆了我們世界的經(jīng)典自然法則。幾年前，才只有少數(shù)大學(xué)實驗室在進行相關(guān)實驗。但如今看來，它有望成為未來重大技術(shù)范式變革的新源泉。全球主要國家都在量子信息技術(shù)領(lǐng)域加強布局。到2023年，僅僅是采用量子技術(shù)的硬件全球市場規(guī)模預(yù)計將增加六倍，達(dá)到23.3億歐元。
量子
什么是量子？
生活的宏觀世界里，物體的位置、速度等，都可以通過經(jīng)典力學(xué)精確測算。但在微觀量子世界里，卻有著截然不同的奇妙物理規(guī)則，最有代表性的是“疊加”與“糾纏”。
量子的重要特性
量子/Quantum
“從實驗室到工業(yè)界，量子技術(shù)經(jīng)過了10年發(fā)展，而我們此刻正處于轉(zhuǎn)折點。量子技術(shù)成為傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)只是時間問題。” Q.ANT 首席執(zhí)行官 Michael Förtsch 說。
通快的布局
由通快集團內(nèi)部孵化的創(chuàng)業(yè)公司Q.ANT 量子技術(shù)公司，已經(jīng)與博世和德國航空航天中心建立合作伙伴關(guān)系，基于量子傳感技術(shù)共同開發(fā)符合航空標(biāo)準(zhǔn)的姿態(tài)傳感器。目的是實現(xiàn)小型化衛(wèi)星的高精度姿態(tài)控制，并改善全球數(shù)據(jù)通信。通過這一新的合作項目(支持低地球軌道的全球衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò))將改善互聯(lián)網(wǎng)連接，尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)。
從氣體和液體到粉末，Q.ANT 公司的量子傳感器使得以傳統(tǒng)技術(shù)無法實現(xiàn)的方式測量粒子成為可能。這些傳感器的技術(shù)核心是一種特殊的光束，可以產(chǎn)生有針對性的量子效應(yīng)。
德國航空航天中心希望在五年內(nèi)發(fā)射第一顆配備量子技術(shù)的小型衛(wèi)星。利用量子效應(yīng)的姿態(tài)和位置傳感器不僅可以用于衛(wèi)星，還可以用于工廠、物流倉庫和其他設(shè)施中的自動駕駛系統(tǒng)和室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)。
量子傳感器保證高精度?
Q.ANT 量子傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
只有不斷控制保持衛(wèi)星在其軌道上的高精度姿態(tài)，才能實現(xiàn)衛(wèi)星通信信號可靠傳輸。如果衛(wèi)星位移，信號就會變?nèi)?。該項目計劃使用量子技術(shù)來永久提高測量的穩(wěn)定性。
量子傳感器特別適合在衛(wèi)星中部署，因為它們能夠在緊湊、重量輕的封裝中提供準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果和出色的性能。該解決方案可以在幾年內(nèi)使衛(wèi)星在太空中的保持正確方向。
量子傳感器技術(shù)的研究開發(fā)
Q.ANT 將帶領(lǐng)合作開發(fā)項目并開發(fā)整體傳感器概念。Q.ANT 還負(fù)責(zé)傳感器各種組件的集成，使它們彼此精確穩(wěn)定地對齊，以確保平穩(wěn)可靠地在衛(wèi)星中運行。“改善衛(wèi)星的平衡是我們傳感器工作的本質(zhì)，”Q.ANT 首席執(zhí)行官 Michael Förtsch 說。Q.ANT 還將提供關(guān)鍵的電子元件，如超低噪聲的檢測系統(tǒng)。
博世研究人員正致力于開發(fā)一種小型化、符合空間要求的傳感器單元。“測量單元是量子傳感器的核心組件，”博世研究負(fù)責(zé)人Thomas Kropf 說。它充滿了被激光束和磁場激發(fā)的原子氣體，這使原子旋轉(zhuǎn)。傳感器的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。這為衛(wèi)星姿態(tài)的變化提供了高精度的反饋，從而實現(xiàn)更精確的姿態(tài)控制。