【產通社，8月29日訊】拆開智能手機或VR耳機，你會發現里面有一個微小的運動傳感器，可以跟蹤位置和運動。而用于船只、飛機和其他交通工具的靈敏度高1000倍的導航級設備，大小可裝滿一輛卡車。

美國桑迪亞國家實驗室（Sandia Labs）的研究人員首次使用硅光子微芯片組件執行原子干涉測量的量子傳感技術，這是一種測量加速度的超精確方法，可在GPS信號不可用時執行導航的量子羅盤的最新里程碑。該發現作為封面故事發表于《科學進展》，并介紹了一種新的高性能硅光子調制器——控制微芯片上的光的設備。

原子干涉儀是一個充滿小房間的傳感器系統，一個完整的量子羅盤——更準確地說是量子慣性測量單元——需要六個原子干涉儀。但是，Sandia團隊已經找到了減小體積、重量和能量需求的方法。他們已經用一個鱷梨大小的真空室取代了大而耗電的真空泵，并將幾個通常精密排列在光學臺上的組件整合成一個單一的剛性裝置。

這種新型調制器是微芯片上激光系統的核心，堅固到足以應對劇烈振動，將取代冰箱大小的傳統激光系統。激光在原子干涉儀中執行多項任務，Sandia團隊使用四個調制器來移動單個激光的頻率，以執行不同的功能。

然而，調制器通常會產生稱為邊帶的無用回波，需要減輕。Sandia的抑制載波單邊帶調制器將這些邊帶降低了前所未有的47.8分貝，實現了近100,000倍的下降。

除了尺寸之外，成本一直是部署量子導航設備的主要障礙。每個原子干涉儀都需要一個激光系統，而激光系統需要調制器。

目前，一個全尺寸單邊帶調制器市售超過10,000美元，將龐大、昂貴的元件小型化到硅光子芯片中有助于降低成本。新發現可以在一個8英寸晶圓上制作數百個調制器，在12英寸晶圓上制作的更多。

由于使用了與現有計算機芯片相同的工藝，這種復雜的四通道組件能以比今天的商業替代品低得多的成本進行大規模生產，從而以更低的成本生產量子慣性測量單元。

隨著這項技術接近實地部署，該團隊正在探索導航以外的其他用途，如通過檢測地球引力的微小變化來幫助定位地下洞穴和資源。他們還看到了該發明的光學元件的潛力，包括激光雷達、量子計算和光通信中的調制器。

該團隊的宏偉計劃是將原子干涉儀變成一個緊湊的量子羅盤，打開學術研究的商業化之門。原子干涉儀是一項成熟的技術，可以成為GPS導航的絕佳工具，新發現將使其更穩定、更易開采、更具商業可行性。查詢進一步信息，請訪問官方網站http://newsreleases.sandia.gov/motion_sensor/。（張怡，產通發布）