量子傳感器可使自動駕駛汽車「看到」角落裡的物體

蓋世汽車訊 很少有人知道，世界上所有的鐘表都是根據銫133原子中電子的振蕩來調整的，銫133原子是銫金屬中唯一穩定的同位素。自1967年愛因斯坦證明光速是宇宙中最恆定的維度以來，國際單位制就使用銫133發射光譜中的兩個特定波數定義1秒和1米。從那時起，銫就被廣泛用於極其精確的原子鐘中，以使世界準時。

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正是這種對物質本質的利用，如利用電子的能量狀態差異作為基本單位，使得量子傳感器具有超高水平的精確度。其他的量子傳感器則利用原子躍遷，探測運動中的細微變化，以及電場、磁場和引力場中的細微差別。

在固態物理學中，量子傳感器是指對刺激做出反應的量子裝置。量子傳感器量化了能級，使用量子相干性來測量物理量，或使用量子糾纏來改進測量，而傳統傳感器卻無法做到。據外媒報導，一些權威專家認為，未來，量子傳感器將發揮越來越重要的作用，可以讓自動駕駛汽車「看到」角落或房間裡的物體。

當前導航系統的最大問題之一是，當車輛在隧道中行駛時，GPS信號會丟失或者中斷。因此，有一種更好的導航辦法，即使用原子幹涉儀製造導航裝置，即使在與GPS衛星失去連接的情況下，導航設備也能正常工作。在此種情況下，保持航向依賴於航跡推算，即使用加速計和陀螺儀，不斷更新車輛相對於已知起始點的位置、方向和速度。

格拉斯哥大學（Glasgow University）的研究人員也在研究一種特殊的3D雷射雷達，可以讓人和汽車「看到」角落或房間裡的物體。傳統的雷射雷達通常通過脈衝雷射照射物體，然後測量反射脈衝，從而測量與物體之間的距離。然而，量子傳感器技術使科學家能夠以極高的精確度，在萬億分之一秒內，測量每一個光子的到達時間。

通常，當人們在峽谷中呼喊時會聽到自己的回聲，光或雷射束也可以會如此。如果有類似的幾何結構，光束也會在牆壁上反彈，人們就可以使用這些數據構建3D圖像。格拉斯哥大學的研究人員旨在為自動駕駛汽車開發下一代雷射雷達，以增強其在霧、煙情況下或更遠距離的感知能力。研究人員打造的原型傳感器可以探測到100米外移動的人，即使行人隱藏在幾米遠處的角落裡。

目前大多數量子傳感系統都非常昂貴、複雜，且尺寸太大。但未來，新一代體積更小、成本更低的量子傳感器可能帶來許多新的應用。此前，麻省理工學院（MIT）的科學家們利用傳統製造方法，成功地將多個體積龐大的組件封裝在只有零點幾毫米寬的方形晶片上。此種量子傳感器原型是向大批量生產可在室溫下工作且成本低廉的量子傳感器邁出的重要一步，可用於所有對弱磁場進行極細微測量的應用。