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不得不“透气”的潜艇 现在的飞机、汽车、轮船，乃至个人的手机，都是通过全球定位系统（GPS）来导航的，但潜艇却有些特别。潜艇固然也用到了GPS，但仅仅在浮出水面的时候；在水下的时间，它则是通过一种叫“加速度测量仪”的装置来导航的。原因无他，盖因为GPS信号是一种电磁波，而电磁波不能钻透很深的水体。
那么，加速度测量仪又是如何导航的呢？设想一艘潜艇从某个已知的位置出发，在每一次转弯或者改变速度的时候，都会产生一个力；根据这个力的大小和方向，通过电脑就可以快速计算出潜艇离开最初位置的距离和方向，于是就可以确定此刻的方位。
但这样计算出的位置，远没有GPS定位精确，时间一长，免不了“失之毫厘，谬之千里”。所以，潜艇要不时地浮出水面，通过接收GPS信号来校准：把最近一次浮出水面的位置当作之后航程的起始位置。只要一天不浮出水面用GPS信号校准，等它浮出水面时，实际所处位置与仪器指示位置的偏离误差，就会达到1千米的量级。
量子来帮忙 但现在，一位英国科学家发明的一种叫“量子加速度测量仪”的装置，可以把误差缩小到1米之内。
顾名思义，这也是一种加速度测量仪，所以其基本原理跟之前的加速度测量仪是一样的，只是它对外力特别敏感而已。
这位科学家是从一项获得诺贝尔奖的技术中得来灵感的。这项技术就是华裔科学家朱棣文等人发展起来的“利用激光捕获和冷却原子”的技术。利用该技术，现在可以把一团置于真空中的原子，冷却到比绝对零度稍微高零点几个K。一旦冷却到如此低的温度，这团原子就进入了物理学上一个叫“玻色-爱因斯坦凝聚”的量子状态。但这个量子状态是很容易被来自外界的力破坏掉的。测量出它受到破坏的程度，就可以计算出这个外力的大小和在三维空间的方向。
预计2015年，首台量子加速度测量仪的样机将被制造出来，先在陆地上进行测试，若测试获得成功，到了2016年，将装配到英国的一艘潜艇上。
敏感也带来麻烦 说实话，这套水下定位系统太敏感了，以至于需要把潜艇驶过的不同海域的引力差别都要考虑进去。譬如说，当潜艇驶过海底的一座山脉附近时，会受到山脉微小的引力作用。这个力会被量子加速度测量仪探测到。但它自身是无法区分这是山体的引力还是潜艇转弯或加速产生的力的，这意味着我们还需要配备一份“海底引力分布图”对导航做修正。
超级精确的导航可以让潜艇在执行任务时，更不容易被发现，因为它不需要时不时地浮出水面来接收GPS信号。不过，这项技术的最大用处可能还是下一代武器。因为对于潜艇来说，没必要把定位精确到米的量级，但对于导弹或炮弹来说，就有必要了。
除了军事，在民用上也会派上大用场。譬如在GPS信号一旦中断就非常危险的场合，如未来自动驾驶的汽车等地方，量子加速度测量仪可以暂时替代GPS。而GPS信号的中断也并非罕见，当太阳活动异常的时候，GPS信号是很容易突然中断的。？笪（石无鱼）
那么，加速度测量仪又是如何导航的呢？设想一艘潜艇从某个已知的位置出发，在每一次转弯或者改变速度的时候，都会产生一个力；根据这个力的大小和方向，通过电脑就可以快速计算出潜艇离开最初位置的距离和方向，于是就可以确定此刻的方位。
但这样计算出的位置，远没有GPS定位精确，时间一长，免不了“失之毫厘，谬之千里”。所以，潜艇要不时地浮出水面，通过接收GPS信号来校准：把最近一次浮出水面的位置当作之后航程的起始位置。只要一天不浮出水面用GPS信号校准，等它浮出水面时，实际所处位置与仪器指示位置的偏离误差，就会达到1千米的量级。
量子来帮忙 但现在，一位英国科学家发明的一种叫“量子加速度测量仪”的装置，可以把误差缩小到1米之内。
顾名思义，这也是一种加速度测量仪，所以其基本原理跟之前的加速度测量仪是一样的，只是它对外力特别敏感而已。
这位科学家是从一项获得诺贝尔奖的技术中得来灵感的。这项技术就是华裔科学家朱棣文等人发展起来的“利用激光捕获和冷却原子”的技术。利用该技术，现在可以把一团置于真空中的原子，冷却到比绝对零度稍微高零点几个K。一旦冷却到如此低的温度，这团原子就进入了物理学上一个叫“玻色-爱因斯坦凝聚”的量子状态。但这个量子状态是很容易被来自外界的力破坏掉的。测量出它受到破坏的程度，就可以计算出这个外力的大小和在三维空间的方向。
预计2015年，首台量子加速度测量仪的样机将被制造出来，先在陆地上进行测试，若测试获得成功，到了2016年，将装配到英国的一艘潜艇上。
敏感也带来麻烦 说实话，这套水下定位系统太敏感了，以至于需要把潜艇驶过的不同海域的引力差别都要考虑进去。譬如说，当潜艇驶过海底的一座山脉附近时，会受到山脉微小的引力作用。这个力会被量子加速度测量仪探测到。但它自身是无法区分这是山体的引力还是潜艇转弯或加速产生的力的，这意味着我们还需要配备一份“海底引力分布图”对导航做修正。
超级精确的导航可以让潜艇在执行任务时，更不容易被发现，因为它不需要时不时地浮出水面来接收GPS信号。不过，这项技术的最大用处可能还是下一代武器。因为对于潜艇来说，没必要把定位精确到米的量级，但对于导弹或炮弹来说，就有必要了。
除了军事，在民用上也会派上大用场。譬如在GPS信号一旦中断就非常危险的场合，如未来自动驾驶的汽车等地方，量子加速度测量仪可以暂时替代GPS。而GPS信号的中断也并非罕见，当太阳活动异常的时候，GPS信号是很容易突然中断的。？笪（石无鱼）