英國皇家海軍(Royal Navy)近日宣布，威爾士親王號航空母艦(HMS Prince of Wales)于3月14日啟航前往挪威參加北極軍事演習，并首次啟用量子技術，將高度精確的原子鐘安裝在航空母艦上以實現精確時間定位。

圖片來自英國皇家海軍(Royal Navy)

據悉，這臺原子鐘設備相當于一臺普通的筆記本電腦大小，能夠提供高度精確的時間信號。即使在GPS全球定位系統信號丟失的情況下，該設備也能保證軍艦的復雜作戰系統進行時間同步。

時間信號同步對于軍艦來說至關重要，準確的時間信息有助于艦只在海上作業時保證安全。如果過分依賴GPS系統，當系統故障或無法使用時就會產生問題。量子技術可以解決這一問題，并提供可靠的技術保障。其中，原子鐘利用原子躍遷頻率穩定的特性，可以獲取精準的時間頻率信號，其研發涉及量子物理學、電學、結構力學等眾多學科。

此次，英國皇家海軍為了減少對GPS系統的依賴，與英國石油公司(BP)和美國科技集團Teledyne在英國的子公司Teledyne e2v展開密切合作，將原子鐘設備首次應用在這艘英國最大的航空母艦——威爾士親王號上。

圖片來自英國皇家海軍(Royal Navy)

據悉，該設備為Teledyne e2v公司在英國設計和制造的MINAC系統，是一款銫原子鐘，能夠在全球導航衛星系統(GNSS)或GPS信號無法使用的情況下，保證時間精度，并補充定位、導航和授時(PNT)系統。MINAC系統在體積上實現了大幅度縮減，未來可用于艦隊中的其它船只，甚至可放置于英國皇家海軍突擊隊所攜帶的背包中。

此次原子鐘技術的使用與測試，將為未來量子導航的實現奠定基礎。據了解，衛星導航系統存在局限性和脆弱性。局限性是指受物理遮蔽的影響，微弱的衛星導航導航信號不足以穿透各種物理遮蔽物，如在室內、地下、隧道、水下、高山或城市峽谷，甚至濃密的森林中，用戶無法獲得衛星導航系統服務；脆弱性指因衛星導航信號功率過低，以及無線電信號傳播與接收特性共同作用的結果，用戶無法較好地獲得衛星導航服務。目前，世界上多個國家正在積極開發運用量子技術的導航系統，而原子鐘作為導航衛星的“心臟”，將對導航精度起到決定性作用。