对卫星导航的高度依赖，使得通过干扰或欺骗信号、或用电碰“尖啸”把信号淹没在噪声中来瘫痪系统变得轻而易举。

美国桑迪亚国家实验室（SNL）的研究人员建造了一种量子传感器，功耗仅5毫瓦，约为标准LED灯泡的1/2000；所用光纤仅420纳米粗，比人类头发细200倍。该传感器及相关技术的发展，为量子传感很快在实地部署铺平了道路。

全世界在导航方面严重依赖卫星信号。从网约车到商用飞机、海上集装箱船，甚至参与作战的军用无人机，都依赖卫星信号来确定位置并导航至目的地。

如此高的依赖度意味着，通过干扰或欺骗卫星信号就能轻易瘫痪系统，而只需一记电磁“尖叫”就能淹没这些信号。

为克服这一问题，科学家一直在研究基于量子的导航系统，这种系统不仅无法被干扰，而且精度很高。此类系统有多种工作方式，其中之一是自由空间原子干涉测量。

这种方法将超冷原子释放到真空腔中，并用激光测量其运动。然而，振动或其他扰动会使这些测量不可靠，促使科学家寻找一种更受约束的方案。

紧密束缚光

导引式原子干涉测量方法利用纳米光纤，将原子导引在紧密束缚的光中，就像弹珠流过窄管。这确保它们始终处于激光的观测之下。SNL量子传感科学家Jongmin Lee一直致力于构建这种装置的极小版本，功耗极低，可在实地使用。

Lee的宏伟计划是将该装置放在光子集成电路上，这样即使装置受到撞击，测量也能继续。在现实场景中，这可以在车辆穿越崎岖地形或飞机遭遇湍流时支持导航。

Lee在新闻稿中解释说：“几十年来，由于在真空中为光子器件散热以及在其周围高效加载原子方面存在挑战，这一想法一直未能被业界完全实现。”

解决散热问题

需要激光产生一种光晕效应，以引导并计数移动的原子。但这些激光也是系统中的主要热源，尤其是在处理纳米光纤这类比人类头发细得多的组件时。

在这种情况下，科学家一直不得不权衡取舍：要么采用脆弱设计，能很好地加载原子，但在高温条件下会损坏；要么采用坚固设计，能很好散热，但无法处理原子。由Lee领导的SNL研究人员通过使用小型硅柱解决了这个问题：这些硅柱将波导固定在两侧，并充当散热器。

Lee在新闻稿中补充说：“在我们纳米光纤成果的基础上，我们证明，仅用5毫瓦光功率就能捕获铯原子，并且可以用亚微瓦级光纤耦合光束测量原子相干性，同时最大限度减少真空内的热负载。”

在解决装置中的几个小问题后，团队希望将导引结构和其他组件集成到芯片上，并构建一个惯性量子传感器阵列。

研究结果发表在《AVS量子科学》杂志上。

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