在過去的一個月中，澳大利亞、英國、美國密集部署量子傳感技術，包含選定企業制造軍用設備、啟用專門的國家研究中心等方方面面。

之前的文章里，我們大致介紹了五角大樓在量子傳感器領域的布局。最近，美國又開始新一輪行動了——12月2日至3日，量子技術公司Infleqtion與美國軍工巨頭RTX（雷神技術公司）的子公司BBN Technologies相繼宣布獲得美國國防部的資助，用于開發軍用機架式光鐘與國防和商用低功耗量子傳感器。

新的較量已經拉開帷幕。

量子傳感器項目密集部署，競賽一觸即發

澳大利亞

11月18日，澳大利亞高級戰略能力加速器（ASCA）的新興和顛覆性技術項目（EDT）計劃投資超6000萬澳元，支持與國防應用相關的量子和反虛假信息技術，已與澳大利亞的大學和行業合作伙伴簽署了21份合同。其中，Nomad Atomics公司獲得了一份價值約246萬澳元的合同，用于開發高精度量子傳感器。澳大利亞國防部表示，這些技術是“獲得國防戰略和不對稱優勢的關鍵。國防部正在與工業和研究合作伙伴合作，開發解決方案，為我們的士兵、水手和飛行員在戰場上提供領先優勢。”

圖：獲得澳大利亞國防部合同的組織（部分）

來源：澳大利亞國防部

英國

11月27日，英國啟用量子定位、導航和授時中心（QEPNT Hub），用于開發GPS的替代方案。作為英國超1億英鎊投資的一部分，該中心匯集了劍橋大學、帝國理工學院等九所頂尖學術機構和國家物理實驗室的精英力量。據悉，QEPNT的研究團隊將致力于研發先進的原子鐘和激光雷達（LiDAR）傳感器，目標是制造出更小巧、更輕便的量子設備，以期在陸路、軌道和地下交通系統中取代現有的GPS技術，實現導航系統的性能提升。

美國

12月2日，量子技術公司Infleqtion宣布從美國國防部（DoD）獲得了1100萬美元的資金，用于開發機架式光鐘，推動精密計時解決方案的進步。Infleqtion在官網聲明中表示，“光鐘在提升軍事作戰準備、保障安全通信以及確保任務成功方面至關重要，尤其是激烈的競爭環境中。Infleqtion獲得的資金支持將加速光鐘技術的部署進程，確保這些高精度時鐘能夠迅速融入防御體系，為美軍維持作戰優勢方面提供關鍵支持。”

來源：RTX

12月3日，美國航空航天和國防公司RTX（雷神技術公司）宣布其子公司BBN Technologies正在美國國防部高級研究計劃局（DARPA）INSPIRED計劃的支持下開發一種緊湊、低功耗的量子傳感器，利用擠壓光的量子態實現比傳統傳感器高十倍以上的精度，用于國防和商業應用，如LiDAR、生物傳感和通信。BBN領導的團隊正在與Xanadu、馬里蘭大學和RTX的高科技業務部門合作設計一種原型芯片級探測器，旨在在寬頻率范圍（100 MHz至10 GHz）內提供準確檢測，從而實現自主導航、測繪和障礙物檢測等應用。

量子傳感器有多牛？軍民兩用，亟需搶占先機

從上述信息我們了解到，這些國家開發量子傳感技術的主要意圖是獲取軍事優勢，作為GPS不可用時的替代方案。此外，考慮到GPS的失靈會給社會帶來嚴重經濟損失，因此量子傳感技術的民用價值同樣重要。

澳大利亞國防部多次將量子傳感技術定性為“新興和顛覆性技術”，并指出它能為作戰提供“不對稱性優勢”；美國國防部也直截了當地指出，量子傳感器對于維持作戰優勢至關重要。美國國防創新部門（DIU）已于今年5月成立了一個新興技術團隊，專注于為國防部開發與提供創新的量子應用。

來自捷克技術大學（Czech Technical University in Prague）的Michal Krelina 博士認為：“量子傳感技術不會帶來全新的武器或獨立的軍事系統，但是它能大幅提升當前和未來軍事技術在測量、傳感、精度和計算方面的能力以及效率，而且大多數量子傳感技術通常擁有雙重用途。”

那么量子傳感技術在軍事領域的應用場景到底有多豐富呢？

幾十年來，全球定位系統（GPS）一直是定位、導航和授時（PNT）的基石，但是人們對GPS的過度依賴也帶來了很多隱患。GPS并不是萬能的，為了在GPS使用環境受限或遭遇敵方干擾時依然能使用它所提供的諸多功能，我們需要找到GPS的替代方案。包含量子加速度計、陀螺儀、磁力計、重力儀和重力梯度儀量在內的量子傳感器就可以在GPS失靈的情況下提供導航信息，與傳統GPS相比，量子傳感器在抵抗欺騙和干擾方面也具有一些優勢。

量子雷達對未知環境參數高精度、高靈敏度、高分辨率的感知能力，使其能夠在軍事行動中更準確地探測地下結構、核材料、電磁輻射等，提升情報獲取、戰場目標探測與偵察能力，幫助國防人員做出更加快速、明智的決策。

高精度原子鐘在通信傳輸領域中發揮重要作用，用于時鐘同步，保證信號傳輸過程中的時間精度和穩定性。這對于保證軍事信息的準確性、安全性和時效性十分重要，可以有效避免信息傳輸過程中可能產生的誤差和干擾。此外，芯片原子鐘可以用于水下偵察設備、無人機以及各種需要精確時間控制的武器裝備中，提高作戰效率和準確性。

目前，GPS將持續進化，新一代衛星可能會裝備尖端的原子鐘，提供更優的信號結構和更先進的地面控制能力。隨著量子傳感技術的進步，預計其在定位、導航和授時領域的應用將日益廣泛。此外，我們可能會見證混合系統的興起，這些系統將結合傳統GPS技術與前沿的量子傳感器技術，并融入其他經典的輔助PNT技術，發揮各自的優勢。

一場研討會、一次敦促，和新的行動

9月，量子經濟發展聯盟（QED-C）發起了一場匯集100多名專家的研討會，重點探討量子傳感技術如何增強定位、導航和授時（PNT）能力。這次會議達成的最大共識就是，量子傳感行業的發展需要美國政府（而不僅僅是五角大樓）提供更多資金，才能超越競爭對手。

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

來源：QED-C

目前，美國政府每年量子技術上花費約9億美元，其中大部分流向了國防部。根據這場研討會，QED-C撰寫了一份名為“Quantum Sensing for Position, Navigation, and Timing Use Cases”（用于定位、導航和授時的量子傳感技術）的報告。其中提到：“聯邦投資將支持量子傳感技術的初始開發，并最終指向更廣泛的技術應用和擴展。此外，聯邦機構之間的合作有望提高量子傳感器的標準化程度。”

10月，美國參議員Maggie Hassan與Marsha Blackburn向美國國防部提出建議，要求增強美國在量子傳感技術領域的領先地位，特別是在高端導航、雷達和聲納技術領域，以更好地維護國家安全。她們強調，量子傳感技術具備高精度導航能力，能夠有效對抗敵方信號干擾，并為GPS系統提供備選方案，而“美國的一些對手國家已經開發出自己的GPS替代技術”。在致國防部長Lloyd Austin的信函中，兩位參議員強調：“為了保持對國際競爭對手，尤其是中國的技術與軍事優勢，美國必須制定一項戰略性計劃，將量子傳感技術整合到我們的國家安全戰略中。”

圖：參議員Marsha Blackburn

或許正是這些來自業內人士和政府官員的聲音，促使美國政府做出了更進一步的行動。

此次被美國國防部選中開發量子傳感技術的Infleqtion與BBN Technologies，均在國防解決方案與量子傳感領域有著豐富的經驗。Infleqtion專注于量子計算與量子傳感兩大領域，由量子領域的頂尖團隊構建，擁有超過90位博士（數量還在增加）。今年5月，在Infleqtion量子傳感技術的支持下，英國在飛機上成功演示了基于量子的慣性導航系統。這是全球首次公開展示量子慣導的飛行演示，標志著量子導航技術向實際應用邁出了重要一步。BBN Technologies成立于1948年，是美國乃至全球軍工巨頭雷神技術公司的子公司。早在21世紀初，BBN Technologies就開始探索量子傳感技術，并提出了多種量子雷達方案。

量子經濟發展聯盟的建議

-投資于光子集成電路研發

光子集成電路（PICs）由集成在單個平臺或基板上的多個光子組件組成。PIC的發展將減少量子傳感器的SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本），并使它們更加穩健可靠，這些進步可能對量子傳感器的商業化至關重要。然而，用于量子應用的PIC技術尚處于研發的早期階段。政府資助機構應增加對PIC研發的投資，幫助企業解決材料、集成、互連和其他挑戰。

-讓量子社區參與進來

量子傳感行業中，不同組織使用組件的多樣性是集成與擴大規模的主要障礙之一，但行業需求存在共性。量子技術研發人員應與QED-C等組織密切合作，在前期一同開展市場研究，從性能指標中發現共性，從而幫助研發人員了解需要針對哪些功能作出調整。此外，即使是單個用例，也可以通過規模經濟回饋到供應鏈中。由此，可以通過供應鏈組件創造一個良性循環，進而使具有不同SWaP-C需求的整個量子傳感器市場受益。

-成為量子傳感技術的早期采用者

美國政府在許多重要任務中都依賴準確可用的PNT信息，包括美國宇航局（NASA）的太空探索、美國國防部（DOD）的國防安全行動以及美國能源部（DOE）的能源管理。因此，聯邦政府應該盡早采用新的量子傳感器技術來滿足不斷增長的PNT需求。政府需要充當技術的初始開發者與第三方驗證者，為降低風險提供資金。

-為不同的平臺和環境條件開發部署專用系統

量子傳感器在每個不同的領域都有明確的PNT用例，每種傳感器的部署情況都可能具有獨特的環境條件和對傳感器平臺的要求。PNT系統運行需要各種情況的參考數據，并且應包括關于慣性、振動和沖擊條件以及溫度、濕度和磁性環境條件的數據。學術界、聯邦資助機構和技術研發人員應合作收集必要的參考數據并開發可在各種條件、設置和海拔高度下部署的 PNT系統。最終用戶（包括政府客戶）也可參與其中，提供有關環境條件和平臺效應的數據，以告知量子傳感器工程要求和/或量子傳感器開發人員在相關平臺上測試原型的機會。

參考鏈接

[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

審核編輯 黃宇