量子传感器可使自动驾驶汽车“看到”角落里的物体

很少有人知道，世界上所有的时钟都是根据铯133原子中电子的振荡来调整的，铯133原子是铯金属中唯一稳定的同位素。自从爱因斯坦在1967年证明光速是宇宙中最恒定的维度以来，国际单位制已经使用铯133发射光谱中的两个特定波数定义了1秒和1米。从那时起，铯被广泛用于极其精确的原子钟，以保持世界的时间。

正是这种对物质本质的利用，例如利用电子能态的差异作为基本单位，使量子传感器能够具有超高水平的精度。其他量子传感器使用原子跃迁来检测运动的细微变化，以及电场、磁场和引力场的细微差异。在固态物理学中，量子传感器是指对刺激做出反应的量子器件。量子传感器量化能级，使用量子相干性来测量物理量，或者使用量子纠缠来改进测量，但传统传感器不能。据外媒报道，一些权威专家认为，量子传感器在未来将发挥越来越重要的作用，让自动驾驶汽车能够“看到”角落或房间里的物体。当前导航系统的最大问题之一是，当车辆在隧道中行驶时，GPS信号会丢失或中断。因此，有一种更好的导航方法，即使用原子干涉仪制造导航设备，即使在与GPS卫星失去连接的情况下，导航设备仍然可以正常工作。在这种情况下，保持航向取决于轨迹估计，这包括使用加速度计和陀螺仪不断更新车辆相对于已知起点的位置、方向和速度。格拉斯哥大学的研究人员也在研究一种特殊的3D激光雷达，它可以让人和汽车“看到”角落或房间里的物体。传统的激光雷达通常用脉冲激光照射物体，然后测量反射脉冲以测量其与物体之间的距离。然而，量子传感器技术使科学家能够在数万亿秒内以极高的精度测量每个光子的到达时间。通常，当人们在峡谷中大喊大叫时，他们会听到自己的回声，就像光束或激光束一样。如果有类似的几何形状，光束会从墙上反弹，人们可以使用这些数据来构建3D图像。格拉斯哥大学的研究人员旨在开发用于自动驾驶汽车的下一代激光雷达，以增强他们在雾、烟雾或更远距离的感知能力。研究人员开发的原型传感器可以检测到100米外移动的人，即使行人藏在几米外的角落里。目前，大多数量子传感系统都非常昂贵、复杂，而且尺寸太大。但在未来，新一代更小、更便宜的量子传感器可能会带来许多新的应用。此前，麻省理工学院的科学家使用传统制造方法，成功地将多个体积庞大的组件封装到只有十分之几毫米宽的方形芯片上。该量子传感器原型是大规模生产低成本量子传感器的重要一步，该传感器可以在室温下工作，并可用于弱磁场的精细测量的所有应用。

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