【产通社，8月29日讯】拆开智能手机或VR耳机，你会发现里面有一个微小的运动传感器，可以跟踪位置和运动。而用于船只、飞机和其他交通工具的灵敏度高1000倍的导航级设备，大小可装满一辆卡车。

美国桑迪亚国家实验室（Sandia Labs）的研究人员首次使用硅光子微芯片组件执行原子干涉测量的量子传感技术，这是一种测量加速度的超精确方法，可在GPS信号不可用时执行导航的量子罗盘的最新里程碑。该发现作为封面故事发表于《科学进展》，并介绍了一种新的高性能硅光子调制器——控制微芯片上的光的设备。

原子干涉仪是一个充满小房间的传感器系统，一个完整的量子罗盘——更准确地说是量子惯性测量单元——需要六个原子干涉仪。但是，Sandia团队已经找到了减小体积、重量和能量需求的方法。他们已经用一个鳄梨大小的真空室取代了大而耗电的真空泵，并将几个通常精密排列在光学台上的组件整合成一个单一的刚性装置。

这种新型调制器是微芯片上激光系统的核心，坚固到足以应对剧烈振动，将取代冰箱大小的传统激光系统。激光在原子干涉仪中执行多项任务，Sandia团队使用四个调制器来移动单个激光的频率，以执行不同的功能。

然而，调制器通常会产生称为边带的无用回波，需要减轻。Sandia的抑制载波单边带调制器将这些边带降低了前所未有的47.8分贝，实现了近100,000倍的下降。

除了尺寸之外，成本一直是部署量子导航设备的主要障碍。每个原子干涉仪都需要一个激光系统，而激光系统需要调制器。

目前，一个全尺寸单边带调制器市售超过10,000美元，将庞大、昂贵的元件小型化到硅光子芯片中有助于降低成本。新发现可以在一个8英寸晶圆上制作数百个调制器，在12英寸晶圆上制作的更多。

由于使用了与现有计算机芯片相同的工艺，这种复杂的四通道组件能以比今天的商业替代品低得多的成本进行大规模生产，从而以更低的成本生产量子惯性测量单元。

随着这项技术接近实地部署，该团队正在探索导航以外的其他用途，如通过检测地球引力的微小变化来帮助定位地下洞穴和资源。他们还看到了该发明的光学元件的潜力，包括激光雷达、量子计算和光通信中的调制器。

该团队的宏伟计划是将原子干涉仪变成一个紧凑的量子罗盘，打开学术研究的商业化之门。原子干涉仪是一项成熟的技术，可以成为GPS导航的绝佳工具，新发现将使其更稳定、更易开采、更具商业可行性。查询进一步信息，请访问官方网站http://newsreleases.sandia.gov/motion_sensor/。（张怡，产通发布）