未來五到十年內,比GPS精確“一百萬倍”的量子鐘可以提高精度、通信和電子戰,從而徹底擺脫容易被干擾的衛星信號。
【據美國《防務頭條》網站9月13日報道】一旦量子鐘小型化、低成本,將取代易受敵方干擾的GPS系統,徹底顛覆精確戰。
納秒有什么區別?如果你使用手機的GPS來查找最近的咖啡店,這一誤差幾乎可以忽略不計。但對于以每秒五英里的速度在低軌道上運行的衛星、以光速移動的無線電波或每秒進行數十億次計算的人工智能芯片來說,十億分之一秒的誤差就顯得尤為重要。
當前美軍正在尋求性能優于GPS授時信號(精確到30納秒以下,易受干擾)的緊湊型“量子鐘”,小到足以裝入導彈彈頭或小型無人機,并且使授時信號精確到皮秒(千分之一納秒)或更高。
美空軍實驗室官員邁克爾·海杜克在9月12日舉行的年度空天網大會上表示,2022年,美空軍研究實驗室、美海軍和五眼聯盟的合作伙伴在“年度環太平洋”演習期間在海上測試量子技術。包括量子傳感器和導航系統的測試 (兩者都依賴于精確計時)以及量子鐘。目標是從實驗室中移出龐大的實驗系統,并將它們簡化部署在艦船上,以測試在海水不斷運動的情況下保持量子鐘的精度。海杜克稱“我們對其中一些結果的出色程度感到驚訝,我們將返回實驗室繼續進行調整優化”。
考慮到當前過熱的量子炒作,量子時鐘何時能夠投入到軍事應用中?特別是能夠破解任何現有加密的全尺寸量子計算機,通常被認為還需要十多年的時間。去年,美國國家安全局正式為國防承包商設定了到 2035年實施新的量子證明算法的最后期限。
盡管量子時鐘是一種簡單得多的硬件,而且關鍵的基礎技術已經取得了重大進展,特別是用于測量和操縱每秒振蕩數十億次的單個原子的超精密激光器。
前戰斗機飛行員、現就職于美國空軍米切爾研究所的希瑟·彭尼在會議上表示:“在所有量子技術的潛在應用中,量子鐘是最有可能在未來幾年投入實戰的應用技術。”
但現有的量子鐘體積龐大且成本過高,只能安裝在部分大型且昂貴的平臺上,無法大面積推廣使用。
美國冷原子量子技術公司ColdQuanta負責研究和安全應用的切斯特·肯尼迪稱,當前量子時鐘不僅精確度呈指數級增長,而且小型化的發展意味著很快就有可能將它們縮小到水瓶大小。這意味著可以在中等尺寸的無人機上、戰斗機的電子戰吊艙中或高超聲速導彈的瞄準系統中安裝量子鐘,從而取代GPS計時信號。通過指數級更精確的計時,裝備量子鐘的部隊可有效規避敵人干擾,并對其進行精確打擊。
2022年,DARPA啟動了“ROCkN”(穩健的光學時鐘網絡)項目,旨在開發尺寸小、功率低、輕量化的原子鐘,并計劃集成到衛星、飛機、無人機等平臺上。目前該項目已經取得了一些初步進展。