英国国防科学技术实验室开发军用光学原子钟

来源:英国政府网站发布时间:2025-01-02

  2025年1月2日,英国政府官方报道其国防科学技术实验室(Defence Science and Technology Laboratory,DSTL)开发了军事级光学原子钟,旨在通过精确和有弹性的计时来改进军事行动,减少对易受干扰的全球定位系统(GPS)的依赖。据报道,该时钟的精度为“在数十亿年中的误差不到一秒”,支持安全通信网络、先进的武器精度和改进的导航系统等应用。这是英国制造首台的此类型设备,预期将在未来五年内用于军事行动。

  此设备是DSTL首次在实验室外测试的英国制造的光学原子钟。光钟的应用不仅局限于精确计时,还能进一步提高全球定位系统的精确度,改变全球导航系统,为卫星通信和飞机导航提供帮助。英国皇家海军首席技术官办公室的未来技术官员马特·斯蒂尔(Matt Steele)指挥官表示:“海军多年来一直在关注量子技术。令人兴奋的是,这一领域的物理和工程挑战已不再是一个科学概念,而是即将成为现实。”“在未来几年中,利用量子技术与GPS结合,有效运作、生存、导航以及保持致命性,将确保作战优势。”

  据英国政府介绍,借助光学原子钟,军事人员将使用突破性的量子技术进行更安全、更精确的操作。其应用领域包括:

  1. 实现更精确、更独立的导航系统,减少对GPS卫星的依赖,通常GPS卫星在冲突情况下容易受到干扰或破坏。

  2. 确保通信系统的安全,例如依赖高度同步计时的加密军事网络。

  3. 提高先进武器系统(如制导导弹)的精确度,这些武器系统依靠精确的计时来计算弹道和协调攻击。

  4. 让武装部队在对时间要求极高的作战行动中,尤其是在网络战等毫秒之间就能决定胜负的领域中,获得超越对手的优势。

  DSTL的未来研究将侧重于将量子原子钟技术尺寸小型化,并实现大规模制造和小型化,以部署在军用车辆和飞机上,并与工业界和学术界合作,在五年内改进时钟以供作战使用。目前,英国国防部已通过DSTL投资了超过2800万英镑(约合人民币2.56亿元),以实现包括时钟技术开发、改进与应用在内的这些突破性技术的早期优势,并将国防和安全需求置于相关工作的最前列。

  在光学原子钟研制方面,近年来我国已跻身国际先进行列。2024年初,合肥国家实验室/中国科学技术大学研制成功了万秒稳定度和不确定度均优于5×10-18的锶原子光晶格钟。根据公开发表的数据,该系统不仅是当前国内综合指标最好的光钟,也使得我国成为继美国之后第二个达到上述综合指标的国家。该光钟的精度相当于72亿年仅偏差一秒,和英国政府此次公布的性能描述相当。该成果对未来实现远距离光钟比对、建立超高精度的光频标基准和全球性光钟网络奠定了重要的技术基础。

原文链接:

https://www.gov.uk/government/news/top-secret-lab-develops-atomic-clock-using-quantum-technology

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1681-7575/ad1a4c

相关文章