【產(chǎn)通社，8月29日訊】拆開智能手機或VR耳機，你會發(fā)現(xiàn)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(zhí)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(zhí)行導航的量子羅盤的最新里程碑。該發(fā)現(xiàn)作為封面故事發(fā)表于《科學進展》，并介紹了一種新的高性能硅光子調(diào)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(tǒng)，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(jīng)找到了減小體積、重量和能量需求的方法。他們已經(jīng)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(diào)制器是微芯片上激光系統(tǒng)的核心，堅固到足以應對劇烈振動，將取代冰箱大小的傳統(tǒng)激光系統(tǒng)。激光在原子干涉儀中執(zhí)行多項任務，Sandia團隊使用四個調(diào)制器來移動單個激光的頻率，以執(zhí)行不同的功能。

然而，調(diào)制器通常會產(chǎn)生稱為邊帶的無用回波，需要減輕。Sandia的抑制載波單邊帶調(diào)制器將這些邊帶降低了前所未有的47.8分貝，實現(xiàn)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(tǒng)，而激光系統(tǒng)需要調(diào)制器。

目前，一個全尺寸單邊帶調(diào)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(fā)現(xiàn)可以在一個8英寸晶圓上制作數(shù)百個調(diào)制器，在12英寸晶圓上制作的更多。

由于使用了與現(xiàn)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(yè)替代品低得多的成本進行大規(guī)模生產(chǎn)，從而以更低的成本生產(chǎn)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(fā)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(diào)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(yè)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(fā)現(xiàn)將使其更穩(wěn)定、更易開采、更具商業(yè)可行性。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://newsreleases.sandia.gov/motion_sensor/。（張怡，產(chǎn)通發(fā)布）