美国公司 Nitride Global 研发厘米级量子传感器以应对无法接收 GPS 信号的导航挑战

Nitride Global，一家美国专注于先进热管理、介电体及半导体材料的开发公司，将研究一款厘米级量子传感器，旨在支持在无法获得 GPS 信号的情况下进行导航。该公司于 9 月 14 日宣布，已获得美国空军部的 AFWERX 小型企业创新研究第一阶段合约。该项目将评估微波原子芯片量子传感器在精确导航和远程重力测量中的可行性。这款名为原子干涉微波原子芯片（A-MAC）的装置，将利用 Nitride Global 的铝氧氮平台进行评估。

无卫星信号导航

针对无法获得 GPS 的挑战

该项目针对在 GPS 信号可能遭到干扰、欺骗或完全无法获得的环境中，空军和卫兵所面临的挑战。传统的惯性导航系统随着时间累积误差，缺乏定期的卫星更新会导致位置不确定性增加，限制了平台独立运作的时间和距离。原子干涉仪则提供了一种潜在的替代方案，因为它们可以根据物质波的波长来测量加速度和旋转。Nitride Global 表示，这些系统是迄今为止展示出来的最稳定的惯性传感器之一。

然而，大多数领先系统仍需占用超过一米的实验室工作台空间。根据该公司的说法，微型化的主要障碍在于封装材料，而非其基础物理。

将微波硬件整合至单一电路板

微波硬件的整合

Nitride Global 的 A-MAC 架构旨在将分散的微波链路整合至一个单一的集成电路板上。其薄型、符合曲面的 AlON 介电材料将使微波路由、耦合结构及捕捉几何形状可位于同一堆叠内。热量将通过金属向外传导，而不是通过大型陶瓷基板。其目标是创建一种适合于对尺寸、重量及功率要求严格的平台的厘米级架构。Nitride Global 将与威廉与玛丽学院的物理学副教授 Seth Aubin 博士合作。

Aubin 的原子物理小组将作为分包商及研究伙伴参与，并带来超过十年的微波原子芯片捕捉及相关捕捉物理的研究经验。

从实验室到争夺环境

潜在应用与商业价值

该技术最终可能支持独立于卫星的定位、导航及计时，应用于超音速飞行器、无人机、轨道系统、水下平台、自动驾驶地面车辆及无人机拦截器。商业应用可包括资源勘探、基础设施监测及地下映射。“量子惯性感受限于与十年前的电力电子相同的原因：限制来自于封装，而非物理。若微波路由及热管理能在同一材料系统中进行，仪器就能小型化到可搭载飞行的程度。”Nitride Global 的首席执行官 Mahyar Khosravi 指出。

该公司目前正寻求航空航天及国防集成商的意见，以界定传感器的外形、环境要求及性能门槛。

量子传感器技术的未来潜力

随着全球对高精度导航需求的增加，Nitride Global 的量子传感器技术显示出重要潜力。该技术不仅能在 GPS 信号受限的环境中提供可靠的导航解决方案，还能应用于多种高科技领域，如无人机和超音速飞行器。这种微型化的量子传感器有望突破传统惯性导航系统的限制，并促进航空航天及国防领域的创新。通过与学术界的合作，该公司能够加速技术的商业化进程，进一步提升其市场竞争力。