Quant µm可能因其在充满真空µm腔室、隔振台和手捧冷茶的严肃物理学家中的实验室中而闻名,但现在它正在站稳脚跟。
Covesion公司非常荣幸能在CPI TMD Technologies公司HARLEQUIN量子µmµm传感器不仅能在光学平台上运行,还能在狂风肆虐的海洋环境中可靠工作方面迈出了重要一步
这项工作标志着我们锁定激光系统首次在海上实际部署,用于支持冷原子技术。而且,我们非常高兴地报告,舰船、激光器及其船上人员都保持了稳定……至少大部分时间如此。

此次海上试验是CPI TMD Technologies、斯特拉斯克莱德大学、Covesion Ltd、 Trinity House 、 NLA International和 Innovate UK历经数月筹备的结果。该团队共同实现了业界期待已久的目标:一套µm精度的测量系统,其测试条件涵盖了从平静海面到三米涌浪和50英里/小时阵风等各种情况。
对于尚未精通量子µm导航的读者,我们简要介绍一下:HARLEQUIN 全称为高精度、稳健、可部署的量子µm惯性导航系统,它结合了传统的惯性系统和量子µm冷原子加速度计,能够提供高精度的加速度和旋转测量。这种混合方法旨在确保即使在 GPS 信号不可用、受损或不稳定的冲突地区,也能实现可靠的定位、导航和授时。
该项目的一项显著世界首创是在海上平台上使用基于光栅的磁光阱进行原子干涉测量。该磁光阱结构紧凑、固有稳定性好且抗环境变化能力强,使传感器无需实验室级别的隔离即可工作。
冷原子传感器依赖于高度稳定的激光系统来实现原子的冷却、捕获和操控。在海上试验中,Covesion公司提供了一套坚固耐用的锁定激光系统,该系统经过专门设计,能够应对振动、温度波动、磁场变化以及船舶的持续运动。在Trinity House公司的THV Galatea号科考船上进行的试验中,该系统展现了稳定的频率性能、功率稳定性以及铷冷原子阱所需的调谐能力。即使船舶全速航行,数据显示系统稳定性也仅有极小的下降,并且在面对机械噪声和声学噪声时表现出令人印象深刻的韧性。
尽管激光系统安装在甲板中间层,周围环绕着发动机、工具和波涛汹涌的海面,但它们仍然持续运行。这与光学实验室那种便于校准的平静环境相去甚远,但这些系统在整个航程中都保持了稳定的运行。

试验团队将HARLEQUIN加速度计装置、两套Harlequin激光系统、Covesion公司的LL2-Rb源、诊断设备以及一支工程师团队安装在了“加拉蒂亚”号的中间甲板上。这片通常用于存放工具和机械的空间,在几天内被改造成了一个漂浮的量子µm实验室。
该船从卡迪夫出发,航行至爱尔兰海岸,然后抵达霍利黑德,期间经历了多次航行和抛锚,天气状况瞬息万变。航行过程中,噪声源被绘制出来,磁场变化得到监测,激光性能与温度、压力和振动数据进行了对比。最终获得了丰富的数据集,清晰地展现了系统在实际运行压力下的运行情况。

此次海上试验是更广泛的HARLEQUIN-ST项目的一部分,该项目由英国创新署(Innovate UK)资助。该项目旨在为海上用户构建可部署的量子µmPNT系统,并计划在未来的演示中开展进一步的测试,并引入其他技术,例如光学时钟和重力梯度仪。
对于Covesion公司而言,此次试验证实了其光子技术不仅适用于研究环境,也适用于动态的真实环境部署。它凸显了坚固耐用的光子技术对于英国迈向可广泛部署的量子µm系统的重要性。
海上试验表明,新一代量子µm导航技术能够在受控实验室环境之外蓬勃发展。加拉蒂亚号上锁定激光系统的成功运行表明,量子µm科学正迅速迈向具有实际应用价值的领域。
Covesion 期待着在海上、陆地以及量子µm技术能够到达的任何地方继续这段旅程。
我们可以航行过去吗?是的,我们可以……