超越GPS量子光子芯片有望革新未来的无人机导航技术

罗切斯特大学的研究人员正在开发光子芯片，这种芯片可以取代无人驾驶飞行器目前使用的陀螺仪，使它们能够在全球定位系统信号受到干扰或无法使用的地方飞行。科学家们利用一种称为弱值放大的量子技术，旨在通过小型光子芯片提供与光学陀螺仪相同的灵敏度水平，从而有可能改变无人机的导航方式。

罗切斯特大学光学研究所副教授海梅·卡德纳斯（Jaime Cardenas）获得了美国国家科学基金会（National Science Foundation）的资助，计划在2026年前开发这种芯片。卡德纳斯表示，目前最先进的无人机使用的光纤陀螺仪包含数千米长的光纤线轴，且动态范围有限。

他说：“现在，陀螺仪的灵敏度和稳定性必须在尺寸和重量之间取得平衡。随着无人机、无人驾驶飞行器和卫星变得越来越小，越来越无处不在，对超小型导航级陀螺仪的需求将变得至关重要。最先进的微型陀螺仪结构紧凑、坚固耐用，但在性能方面存在缺陷，妨碍了其在导航领域的应用。”

卡德纳斯认为，弱值放大法比传统方法更有优势，因为它可以增强干涉测量的信号，而无需付出放大多种技术噪声的代价。然而，以前的弱值放大演示需要复杂的实验室设置和精确的对准；卡德纳斯致力于在带有高质量因子环形谐振器的微小光子芯片上实现弱值放大。