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美国初创企业部署量子传感器以降低对GPS依赖

2026-08-10   EE Times
阅读时间约 3 分钟
初创企业Dirac Labs正在实地测试量子传感器,该公司预计该技术将有助于降低对GPS及其他卫星导航系统依赖所带来的风险。一位曾担任美国国防高级研究计划局(DARPA)项目负责人的顾问向EE Times表示,Dirac Labs有望在未来几年内实现大规模量产。
这家总部位于威斯康星州麦迪逊市、成立于2023年的公司表示,正与多家美国国防主承包商及农业科技企业合作,作为其系统集成合作伙伴。
Dirac联合创始人兼首席执行官桑凯特·德什潘德(Sanket Deshpande)在接受EE Times采访时表示:“伪造GPS信号可能造成灾难性后果。”他指出,Dirac的合作伙伴包括国防领域的飞机与航空电子设备制造商,以及致力于地下和水下定位(GPS无法覆盖区域)的国际企业,但未透露具体合作方名称。
德什潘德补充道:“目前我们正与少数几家精选合作伙伴协同推进平台可行性验证与应用场景落地。一旦达成这一关键里程碑,我们将面向客户启动特定用例的商业化对接。”
尽管中国北斗、欧洲伽利略及美国GPS等导航系统均依赖卫星确定用户位置,但量子导航则基于量子传感技术——通过超高精度与灵敏度测量环境数据来实现定位。据空客公司2026年3月一篇博客文章所述,GPS干扰器会发射与卫星同频的干扰信号以阻断接收;而GPS欺骗器则伪造错误位置信息信号,误导接收设备。空客指出,随着地缘政治局势日益紧张,这两类攻击手段正构成日益严峻的威胁。
空客未公开其合作的量子传感技术伙伴。
Dirac首席运营官艾什瓦里亚·达斯(Aishwarya Das)表示,公司正通过融合公共领域数据构建全球地磁地图,从而使其系统摆脱对卫星的依赖。
达斯进一步说明:“我们自主开发了数据融合引擎,整合了过去70年间美国各地飞行采集的磁力数据。整张地磁图已载入我们的传感器中。近几个月来AI研究取得显著进展,我们成功将模型量化压缩,使其体积更小、性能更强,可直接部署于微型芯片上,在无需连接云端服务的前提下完成全部运算流程。”
钻石晶圆厂合作
Dirac正与芝加哥地区多家钻石晶圆厂合作,共同研制含氮空位中心(NV center)的金刚石材料,该结构可作为原子级传感量子比特。金刚石基底与英伟达Jetson Orin Nano模块结合,构成其低功耗嵌入式计算技术栈的一部分。公司计划未来以FPGA替代当前使用的英伟达芯片。
德什潘德透露,Dirac的合作方包括芝加哥的Great Lakes Crystal Technologies公司,以及芝加哥大学衍生企业staC12,二者提供关键金刚石材料。公司还在金刚石基底上方集成光子层,以增强荧光提取效率、提升灵敏度,同时维持常温运行与小型化封装。该光子部分采用塑料注塑模具封装,并与金刚石基底集成,最终形成5×5厘米立方体模块。内部激光激发金刚石缺陷产生荧光,由光电二极管实时检测。
公司计划全面采用标准半导体制造工艺。
德什潘德表示:“所有组件未来将在标准CMOS晶圆厂生产。目前我们仅在高校实验室小规模试产,目标是与SkyWater等晶圆代工厂合作——无需一次性投入百万级流片量,可通过低批量多工艺晶圆满足初期客户小批量需求,并随产能扩张灵活调整产量。”
他强调:“过去小型企业根本无法同时承担硬件制造与AI模块开发任务。如今依托数据中心提供的强大算力支持,我们得以在单一团队内统筹完成全部研发工作。”
据前DARPA项目负责人、现为Dirac科学顾问的迈克尔·纳亚克(Michael Nayak)介绍,公司距离大规模量产尚有一至两年时间。
纳亚克指出:“量子导航传感器真正的难点并非量子部分本身,而是制造环节。我们清楚其潜力所在,但真正实现成本下降仍需实际量产验证——这正是经典流水线生产的挑战所在。”
应用场景
Dirac旨在利用其平台实现GPS信号盲区内的精准导航。
德什潘德表示:“这意味着从空中到地下、水下等全场景覆盖。”新兴应用包括海底光缆与资产防护,以及海床测绘——目前全球超过90%的海床尚未完成测绘。
红海、波罗的海及台湾海峡近年频繁发生海底光缆断裂事件,严重干扰全球互联网与通信网络。事故原因包括船舶锚链刮擦及疑似蓄意破坏。专业维修船往往需数周时间定位故障点并开展修复作业。
纳亚克指出:“国防领域正积极推动工业基础多元化建设,鼓励商业企业、初创公司快速将技术从实验室推向市场。拒止区域导航问题,正是多个美国国防部核心任务的关键痛点。”
所谓“拒止区域导航”,本质上即指GPS干扰场景。
纳亚克强调:“GPS干扰现象已相当普遍——操作简单易行。我们在乌克兰战场观察到此类行为;俄罗斯持续实施GPS干扰;甚至伊朗等中小型国家也在效仿。”
他补充道:“民用飞机与无人机均可受益于量子传感技术,只是国防领域需求更为紧迫。”
竞争格局
德什潘德提到,量子传感领域其他参与者还包括Q-CTRL及谷歌分拆企业SandboxAQ。
他表示:“我们认为自身独特优势在于规模化路径——不依赖定制化传感器,而是通过半导体制造路线实现量产降本。”
他同时指出,中国也在积极推进量子传感技术研发。
“目前美国仍处于领先地位,但中国无疑是值得高度关注的强劲竞争对手。”
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