CNAS：原子优势（2025） 64页

**《原子优势：加速美国下一代定位、导航和授时的量子传感技术》报告总结** 该报告由新美国安全中心康斯坦扎·M·维达尔·布斯塔曼特博士撰写，探讨美国如何加速量子传感器发展与部署，以提升下一代定位、导航和授时（PNT）能力。 1. **量子传感对美国PNT重要性**：美国PNT能力依赖GPS，但GPS面临信号干扰、攻击等多种威胁。量子传感器利用原子特性，具备高精度、高稳定性等优势，可作为可靠备份甚至超越GPS，应用于军事、民用等领域，美国在该领域有机会巩固全球量子技术领导地位，但面临挑战。 2. **量子传感器技术概述** - **原理与架构**：利用原子量子特性，通过电磁源操纵和测量原子能量变化，基本架构包括原子组件、电磁激励系统和控制电子设备。 - **主要类型** - **原子钟**：从传统微波系统向光学时钟发展，光学时钟精度更高，能提升PNT精度和在GPS受限环境下的性能。 - **惯性传感器（加速度计和陀螺仪）**：通过原子干涉测量法和核磁共振技术，减少传统惯性传感的漂移问题，提升长期稳定性和精度。 - **重力仪和磁力仪**：利用地球重力和磁场特性提供定位，具有高稳定性、低漂移，可用于多种领域，如军事导航、资源探测等。 3. **美国量子传感生态系统评估** - **优势**：有专门国家战略，政府研发投入增长，在量子传感研究方面处于世界领先，产业基础不断发展，国际合作广泛。 - **挑战**：政府协调碎片化，资金投入不稳定，私人投资倾向量子计算，供应链和制造存在脆弱性，与中国相比，中国在量子传感研究上发展迅速且有制造优势。 4. **面临的挑战** - **技术瓶颈**：需提高传感器对恶劣环境的耐受性并实现小型化，面临材料、微加工、光子集成等多方面技术难题。 - **供应链与制造**：供应链瓶颈和制造设施限制，影响传感器的坚固性、小型化和集成，依赖有限供应商存在安全风险。 - **市场需求**：国防部支持碎片化，市场对量子传感器认知不足，需求信号不确定，缺乏标准阻碍产品规模化和投资。 5. **政策建议** - **优先装备**：国防部设联合量子办公室，统筹量子技术发展；PNT监督委员会加快替代PNT实施；扩大相关项目，推动量子传感器从实验室到实战应用。 - **强化供应链**：充分资助相关项目，监测并解决供应链和制造差距，确保及时获取专业制造设施，加强国内供应链和制造基础。 - **拓展市场**：更新国家战略，制定性能标准，促进产业与终端用户合作，扩大量子PNT在关键基础设施和民用市场应用。 - **培育创新生态**：重新授权相关法案，增加量子传感及工程研发资金，培养量子工程人才，推动长期技术进步和创新。