一个月内，美英澳多个量子传感器项目部署，目标：遏制中国！

在过去的一个月中，澳大利亚、英国、美国密集部署量子传感技术，包含选定企业制造军用设备、启用专门的国家研究中心等方方面面。

之前的文章里，我们大致介绍了五角大楼在量子传感器领域的布局。最近，美国又开始新一轮行动了——12月2日至3日，量子技术公司Infleqtion与美国军工巨头RTX（雷神技术公司）的子公司BBN Technologies相继宣布获得美国国防部的资助，用于开发军用机架式光钟与国防和商用低功耗量子传感器。

新的较量已经拉开帷幕。

量子传感器项目密集部署，竞赛一触即发

澳大利亚

11月18日，澳大利亚高级战略能力加速器（ASCA）的新兴和颠覆性技术项目（EDT）计划投资超6000万澳元，支持与国防应用相关的量子和反虚假信息技术，已与澳大利亚的大学和行业合作伙伴签署了21份合同。其中，Nomad Atomics公司获得了一份价值约246万澳元的合同，用于开发高精度量子传感器。澳大利亚国防部表示，这些技术是“获得国防战略和不对称优势的关键。国防部正在与工业和研究合作伙伴合作，开发解决方案，为我们的士兵、水手和飞行员在战场上提供领先优势。”

图：获得澳大利亚国防部合同的组织（部分）

来源：澳大利亚国防部

英国

11月27日，英国启用量子定位、导航和授时中心（QEPNT Hub），用于开发GPS的替代方案。作为英国超1亿英镑投资的一部分，该中心汇集了剑桥大学、帝国理工学院等九所顶尖学术机构和国家物理实验室的精英力量。据悉，QEPNT的研究团队将致力于研发先进的原子钟和激光雷达（LiDAR）传感器，目标是制造出更小巧、更轻便的量子设备，以期在陆路、轨道和地下交通系统中取代现有的GPS技术，实现导航系统的性能提升。

美国

12月2日，量子技术公司Infleqtion宣布从美国国防部（DoD）获得了1100万美元的资金，用于开发机架式光钟，推动精密计时解决方案的进步。Infleqtion在官网声明中表示，“光钟在提升军事作战准备、保障安全通信以及确保任务成功方面至关重要，尤其是激烈的竞争环境中。Infleqtion获得的资金支持将加速光钟技术的部署进程，确保这些高精度时钟能够迅速融入防御体系，为美军维持作战优势方面提供关键支持。”

来源：RTX

12月3日，美国航空航天和国防公司RTX（雷神技术公司）宣布其子公司BBN Technologies正在美国国防部高级研究计划局（DARPA）INSPIRED计划的支持下开发一种紧凑、低功耗的量子传感器，利用挤压光的量子态实现比传统传感器高十倍以上的精度，用于国防和商业应用，如LiDAR、生物传感和通信。BBN领导的团队正在与Xanadu、马里兰大学和RTX的高科技业务部门合作设计一种原型芯片级探测器，旨在在宽频率范围（100 MHz至10 GHz）内提供准确检测，从而实现自主导航、测绘和障碍物检测等应用。

量子传感器有多牛？军民两用，亟需抢占先机

从上述信息我们了解到，这些国家开发量子传感技术的主要意图是获取军事优势，作为GPS不可用时的替代方案。此外，考虑到GPS的失灵会给社会带来严重经济损失，因此量子传感技术的民用价值同样重要。

澳大利亚国防部多次将量子传感技术定性为“新兴和颠覆性技术”，并指出它能为作战提供“不对称性优势”；美国国防部也直截了当地指出，量子传感器对于维持作战优势至关重要。美国国防创新部门（DIU）已于今年5月成立了一个新兴技术团队，专注于为国防部开发与提供创新的量子应用。

来自捷克技术大学（Czech Technical University in Prague）的Michal Krelina 博士认为：“量子传感技术不会带来全新的武器或独立的军事系统，但是它能大幅提升当前和未来军事技术在测量、传感、精度和计算方面的能力以及效率，而且大多数量子传感技术通常拥有双重用途。”

那么量子传感技术在军事领域的应用场景到底有多丰富呢？

几十年来，全球定位系统（GPS）一直是定位、导航和授时（PNT）的基石，但是人们对GPS的过度依赖也带来了很多隐患。GPS并不是万能的，为了在GPS使用环境受限或遭遇敌方干扰时依然能使用它所提供的诸多功能，我们需要找到GPS的替代方案。包含量子加速度计、陀螺仪、磁力计、重力仪和重力梯度仪量在内的量子传感器就可以在GPS失灵的情况下提供导航信息，与传统GPS相比，量子传感器在抵抗欺骗和干扰方面也具有一些优势。

量子雷达对未知环境参数高精度、高灵敏度、高分辨率的感知能力，使其能够在军事行动中更准确地探测地下结构、核材料、电磁辐射等，提升情报获取、战场目标探测与侦察能力，帮助国防人员做出更加快速、明智的决策。

高精度原子钟在通信传输领域中发挥重要作用，用于时钟同步，保证信号传输过程中的时间精度和稳定性。这对于保证军事信息的准确性、安全性和时效性十分重要，可以有效避免信息传输过程中可能产生的误差和干扰。此外，芯片原子钟可以用于水下侦察设备、无人机以及各种需要精确时间控制的武器装备中，提高作战效率和准确性。

目前，GPS将持续进化，新一代卫星可能会装备尖端的原子钟，提供更优的信号结构和更先进的地面控制能力。随着量子传感技术的进步，预计其在定位、导航和授时领域的应用将日益广泛。此外，我们可能会见证混合系统的兴起，这些系统将结合传统GPS技术与前沿的量子传感器技术，并融入其他经典的辅助PNT技术，发挥各自的优势。

一场研讨会、一次敦促，和新的行动

9月，量子经济发展联盟（QED-C）发起了一场汇集100多名专家的研讨会，重点探讨量子传感技术如何增强定位、导航和授时（PNT）能力。这次会议达成的最大共识就是，量子传感行业的发展需要美国政府（而不仅仅是五角大楼）提供更多资金，才能超越竞争对手。

图：Quantum Sensing for Position, Navigation, and Timing Use Cases

来源：QED-C

目前，美国政府每年量子技术上花费约9亿美元，其中大部分流向了国防部。根据这场研讨会，QED-C撰写了一份名为“Quantum Sensing for Position, Navigation, and Timing Use Cases”（用于定位、导航和授时的量子传感技术）的报告。其中提到：“联邦投资将支持量子传感技术的初始开发，并最终指向更广泛的技术应用和扩展。此外，联邦机构之间的合作有望提高量子传感器的标准化程度。”

10月，美国参议员Maggie Hassan与Marsha Blackburn向美国国防部提出建议，要求增强美国在量子传感技术领域的领先地位，特别是在高端导航、雷达和声纳技术领域，以更好地维护国家安全。她们强调，量子传感技术具备高精度导航能力，能够有效对抗敌方信号干扰，并为GPS系统提供备选方案，而“美国的一些对手国家已经开发出自己的GPS替代技术”。在致国防部长Lloyd Austin的信函中，两位参议员强调：“为了保持对国际竞争对手，尤其是中国的技术与军事优势，美国必须制定一项战略性计划，将量子传感技术整合到我们的国家安全战略中。”

图：参议员Marsha Blackburn

或许正是这些来自业内人士和政府官员的声音，促使美国政府做出了更进一步的行动。

此次被美国国防部选中开发量子传感技术的Infleqtion与BBN Technologies，均在国防解决方案与量子传感领域有着丰富的经验。Infleqtion专注于量子计算与量子传感两大领域，由量子领域的顶尖团队构建，拥有超过90位博士（数量还在增加）。今年5月，在Infleqtion量子传感技术的支持下，英国在飞机上成功演示了基于量子的惯性导航系统。这是全球首次公开展示量子惯导的飞行演示，标志着量子导航技术向实际应用迈出了重要一步。BBN Technologies成立于1948年，是美国乃至全球军工巨头雷神技术公司的子公司。早在21世纪初，BBN Technologies就开始探索量子传感技术，并提出了多种量子雷达方案。

量子经济发展联盟的建议

-投资于光子集成电路研发

光子集成电路（PICs）由集成在单个平台或基板上的多个光子组件组成。PIC的发展将减少量子传感器的SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本），并使它们更加稳健可靠，这些进步可能对量子传感器的商业化至关重要。然而，用于量子应用的PIC技术尚处于研发的早期阶段。政府资助机构应增加对PIC研发的投资，帮助企业解决材料、集成、互连和其他挑战。

-让量子社区参与进来

量子传感行业中，不同组织使用组件的多样性是集成与扩大规模的主要障碍之一，但行业需求存在共性。量子技术研发人员应与QED-C等组织密切合作，在前期一同开展市场研究，从性能指标中发现共性，从而帮助研发人员了解需要针对哪些功能作出调整。此外，即使是单个用例，也可以通过规模经济回馈到供应链中。由此，可以通过供应链组件创造一个良性循环，进而使具有不同SWaP-C需求的整个量子传感器市场受益。

-成为量子传感技术的早期采用者

美国政府在许多重要任务中都依赖准确可用的PNT信息，包括美国宇航局（NASA）的太空探索、美国国防部（DOD）的国防安全行动以及美国能源部（DOE）的能源管理。因此，联邦政府应该尽早采用新的量子传感器技术来满足不断增长的PNT需求。政府需要充当技术的初始开发者与第三方验证者，为降低风险提供资金。

-为不同的平台和环境条件开发部署专用系统

量子传感器在每个不同的领域都有明确的PNT用例，每种传感器的部署情况都可能具有独特的环境条件和对传感器平台的要求。PNT系统运行需要各种情况的参考数据，并且应包括关于惯性、振动和冲击条件以及温度、湿度和磁性环境条件的数据。学术界、联邦资助机构和技术研发人员应合作收集必要的参考数据并开发可在各种条件、设置和海拔高度下部署的 PNT系统。最终用户（包括政府客户）也可参与其中，提供有关环境条件和平台效应的数据，以告知量子传感器工程要求和/或量子传感器开发人员在相关平台上测试原型的机会。

参考链接

[1]https://www.infleqtion.com/news/infleqtion-secures-11-million-dod-apfit-award-to-accelerate-deployment-of-quantum-timing-for-defense-applications

[2]https://www.rtx.com/news/news-center/2024/12/03/darpa-taps-rtx-for-sensors-that-defy-standard-limits

[3]https://www.minister.defence.gov.au/media-releases/2024-11-18/albanese-government-invests-australian-innovation-give-defence-technological-edge

[4]https://qepnt.org/news/headline_1132013_en.html

[5]https://afresearchlab.com/technology/quantum/

[6]https://www.defence.gov.au/news-events/news/2024-03-14/making-tiniest-things-count-war

[7]https://www.defenseone.com/technology/2024/10/broader-federal-investment-quantum-sensing-needed-outpace-china-industry-report-says/400661/

[8]https://admin.govexec.com/media/general/2024/10/quantum-sensing-for-position-navigation-and-timing-use-cases.pdf?__hstc=113921560.b603dc43a5485cac41bbe07eb266022a.1733724168685.1733724168685.1733724168685.1&__hssc=113921560.1.1733724168685&__hsfp=2598757901

[9]https://www.hassan.senate.gov/news/press-releases/senators-hassan-blackburn-urge-department-of-defense-to-boost-quantum-technology-efforts-to-maintain-us-edge-over-adversaries

[10]https://www.insideprivacy.com/data-privacy/quantum-computing-developments-in-the-uk-and-us/#:~:text=Developments%20in%20the%20US,to%20quantum%20research%20and%20development.

[11]https://www.independent.co.uk/news/uk/bae-systems-andrew-griffith-balance-qinetiq-wiltshire-b2543860.html

审核编辑 黄宇