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【j2开奖】英国政府发布《量子时代的技术机遇》:人类正处在第二次量子革命的前夜(4)

时间:2016-12-30 16:59来源:118图库 作者:开奖直播现场 点击:
3D成像也是一个大市场,2020年,3D成像市场的规模为166亿美元。此外,微光成像和显微成像市场也不可小视。机载量子成像仪对公共安全、军事、农业、油

  3D成像也是一个大市场,2020年,3D成像市场的规模为166亿美元。此外,微光成像和显微成像市场也不可小视。机载量子成像仪对公共安全、军事、农业、油气和环境监测都很重要。

  军事上,量子成像技术可以提供隐蔽测距、水下成像、恶劣天气穿透成像和视场外成像服务。量子重力成像仪将为市政工程、采油和扫雷提供帮助。此外,量子成像技术还有助于提高量子保密通信的带宽。

  量子钟

  精确的“时间”是现代生活的基石。我们认为理所当然的技术,如手机,互联网和卫星导航系统,都依赖于原子钟提供的时间。

  原子钟自1967年以来被用于国际计时,是目前最成熟的量子技术。英国在人类首个铯原子钟的开发中发挥了主导作用,但是在随后原子钟商业化的进程中被美国抢占了先机。近来,英国积极推动面向商业化的新一代原子钟技术,希望再次成为这一领域的领导者。

  

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  现在,原子钟的性能已经达到了前所未有的水平。最好的原子钟精度可以达到每100年误差只有几纳秒,并且突出小型化、便携性,成本也大大降低。这些发展开拓了全新的潜在应用和市场。此外,新一代原子钟还可以有效降低卫星定时信号中断带来的不便。

  什么是原子钟?

  所有时钟都需要一定规律的节奏来标记时间的流逝。这它可以来自机械时钟的钟摆或手表的石英晶体。而原子钟则使用原子来实现这一功能:原子以非常精确的频率吸收光或微波,并且这一频率可以被测量。该频率告诉我们在给定时间内完成了多少周期,而“周期”(光的振荡周期)正是我们需要的节奏:一个规则、可重复的计时单元。

  包括早期产品在内的许多原子钟都工作在微波频率下。最近,可见光或紫外光频段的原子钟也成功面世。虽然微波频率下的技术在一直改进,较高频率段的原子钟具有提供更稳定时间信号的能力。

  

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  卫星定时的危机

  我们越来越依赖于GPS和其他全球卫星导航系统。然而,这些系统容易受到故障或信号中断的影响。错误的上传数据、各种空间信号的干扰,以及太阳风暴都会干扰整个系统。

  全球卫星导航系统的重要功能是提供时间信号。从导航、通信,到金融交易,甚至电力供应系统,都依赖于卫星提供的时间。然而,这些系统的大多数都没有备份方案,卫星信号一旦中断就傻眼了。

  英国皇家工程院(RAE)已经警告过度依赖卫星定时带来的风险。他们警告,卫星定时信号的中断可能导致紧急情况下多种设施的同时中断。因此,皇家工程院建议,诸如通信或安全系统等关键基础设施应该保证极端情况下,在没有卫星信号时至少运行三天。

  最现实的解决方案是在每个网络中嵌入原子钟。这也是英国《国家量子技术计划》、欧盟和美国竞相开发微型、低成本原子钟的主要驱动力。

  

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  原子钟商业应用

  通信网络需要准确、稳定和可靠的时间源。信息通常被切割成很多部分,通过多个网络发送,最终在到达目的地时重新拼合在一起。如果不同网络不是以完全相同的速率传输数据,则数据容易丢失,或传输效率大打折扣。因此,相关国际标准规定了不同网络的传输速率差。

  目前,使用卫星定时可以满足当前的标准。然而,为了增加数据传输的可靠性和提升传输效率,地面时钟的加入必不可少。

  现在,移动电信网络的流量需求迅速增加,并且由于物联网中传感器的大量使用,互联网接入设备的数量呈指数增长。这对下一代5G网络及之后技术的定时和同步技术提出了更严格的要求。

  电力传输网络也需要精确的定时,以确保不同电源在合并时保持同步,避免能量损耗。能源供应的安全、可靠和廉价都依赖于更加智能的基础设施。在智能电网中,精确的时序和同步变得比以往任何时候都更加重要。

(责任编辑:本港台直播)
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