DARPA提出一項旨在延長量子系統使用壽命的計劃——將國防相關感測器和設備的性能提高10 100倍
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本文轉載自：海鷹資訊，作者：海小鷹
據DARPA官網2018年1月18日報道，DARPA國防科學局（DSO）提出了一項新的基礎研究計劃——驅動和非平衡態的量子系統（DRINQS），以研究量子的範式轉變，該研究認為周期性驅動一個系統使其失去平衡，可能能使其一致性穩定。
無論是激發電子發射光子還是原子鐘原子的振動，量子現象幾乎涵蓋了自然界的方方面面，也是當前前沿技術和未來技術的基礎。尤其是當感測器和設備的性能不斷提高，達到極限時，其作用尤為重要，控制量子逐漸成為國防領域的一個嚴峻挑戰。
高精度的原子鐘即使在GPS拒止環境也可實現導航和通信的計時。而基於量子比特的計算，可以用0和1或者0和1的線性組合表示。但存在的問題是，量子感測器和器件的性能取決於量子狀態可以保持一致性的時間。如果時間足夠長，與環境的相互作用會使量子狀態逐漸與傳統系統一致。在很多情況下，這個時間很短。DARPA已經開始著眼於可延長緊湊型量子器件和感測器一致性壽命的研究。
量子相干狀態的壽命相對較短，因為量子對周圍環境極其敏感，並且很快變得不穩定，即使是最微小的熱變化或其它干擾，也會使其失去可預測和可測量的量子性質。
DARPA的項目經理Aie Lukaszew說：「量子態的原子和亞原子粒子並不總是與其它粒子和諧相處，目前需要特殊的孤立環境，在這種環境中，沒有熱、電磁或其它干擾會使它們失去一致性。這就是為什麼世界上最好的精密計時原子鐘也需要特殊實驗環境來隔離各個原子。通過將原子冷卻到接近絕對零度來降低原子的速度，並通過激光產生一個晶格結構，冷原子可以安靜地休息，不受干擾。如果引入一個周期性的驅動，使粒子在室溫下在小空間內緊密地封裝在一起，同時仍然保持量子相干性，可以重現最好的感測器性能，如原子鐘和磁力計。小而堅固的軍事設備。」
新計劃將建立新的合作團隊，以研究出適用於量子系統的新方法，以便在驅動系統中保持穩定一致性，且性能至少能提高10~100倍。Lukaszew說：「基於原子的精確時間測量的一個潛在應用是測量引力場，這對隧道和洞穴探測非常有用。現有原子鐘可以精確地保持足夠的時間來測量幾英尺距離內的引力場差異，但是處理測量可能需要幾周的時間。如果能設計出一個系統不會快速地失去一致性，並且可以很快進行調整，那麼半小時內就可以做出相同的測量。」
關於該計劃的網路研討會日將在2018年2月1日舉行，屆時將詳細介紹DRINQS的目標。
本文選自《慣性技術發展動態》2018年第1~2期
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