中國研發新型量子感測器，可精確偵測水下動靜與資源探勘
科技產業資訊室(iKnow) - 黃松勳 發表於 2025年4月29日
圖、中國研發新型量子感測器，可精確偵測水下動靜與資源探勘
隨著美中關係持續緊張，中國近期於海底戰爭領域取得突破性進展。中國航天科技集團量子工程研究中心的科學家成功研發出一種新型量子感測系統，該系統能夠精確偵測磁場異常，並成功地用於海底資源探勘及潛艇偵測等領域。這項技術突破不僅提高了海軍反潛能力，也為其他高精度探測應用鋪平了道路。
該技術基於量子干涉效應，利用銣原子(Rubidium, Rb)的相干粒子捕獲(Coherent Population Trapping, CPT)原子磁力計，達到了皮特斯拉等級(pT, 10-12 Tesla)的精度，超越了傳統光學幫浦磁力計(OPM)的限制。傳統技術在熱帶地區，尤其是南海的低緯度海域，由於地球磁場的特殊排列，常常會面臨盲區問題。然而，這項新技術成功克服了這一瓶頸，能夠在這些區域實現全方位的磁場偵測。
CPT技術的運作原理基於銣原子的能級變化，即所謂的Zeeman效應，這使得該感測器在各種角度下仍能準確偵測磁場。這一技術突破在實際測試中，證明了其比傳統系統更為精確且具有更低的成本，使其在反潛及海底探測領域展現出巨大的潛力。
在近海的測試中，研究團隊將CPT感測器與無人機結合，並通過20公尺的電纜將其與飛行器連接，並避免飛行器帶來的電磁干擾。經過精確的數據處理和雜訊消除，該系統成功達到了比傳統技術更高的精度，能夠精確描繪出海底磁場異常地圖。
這項新技術的應用範圍並不只限於潛艇偵測。由於其超高的靈敏度，該系統也可應用於石油儲藏的勘探、沉船位置的發現，以及地質結構的監測等領域。這為許多科學研究和實際應用提供了全新的可能性。
與北約使用的磁異偵測器MAD-XR系統相比，中國開發的CPT感測器不僅具有相似的精度，且成本遠低於MAD-XR系統，這使得該技術具備更廣泛的應用前景。MAD-XR系統需要多個探測儀器來避免盲區，而中國的CPT系統則只需單一感測單元即可實現全方位覆蓋，這大大降低了部署成本及運維難度。
然而，儘管這項技術在測試中表現出色，研究團隊仍表示，該系統目前尚未進行過極端環境下的實戰測試，無法完全證明其在複雜海洋環境中的穩定性。相比之下，MAD-XR系統經過多年實戰驗證，已經成為北約部隊的標準配置，擁有較高的可靠性。
此外，儘管CPT感測器已達到pT等級的靈敏度，仍有其他技術，如無自旋交換鬆弛(Spin-Exchange Relaxation-Free, SERF)磁力計，宣稱能達到飛特斯拉(fT, 10-15T)等級的靈敏度。這些技術仍存在一些工程挑戰，但未來的發展可能會使量子感測技術更為先進。
未來，研究團隊將進一步測試該系統在惡劣海洋條件下的性能，包括強海流、大範圍的背景雜訊以及移動目標的偵測能力。這將是評估該系統是否能在實際戰場上大規模應用的關鍵。此外，該系統的微型化與耐用性也是未來發展的重要方向。隨著量子感測技術的不斷進步，如何使感測器更加輕便、強韌，並適應各種海洋及空中平台的需求，將成為未來技術優化的重點。
研究人員還提到，未來可能會將該系統與其他監控網絡（如聲納、衛星追蹤等）進行整合，這將進一步提升其偵測能力和作戰靈活性。這些技術的融合有望在全球海洋資源的爭奪中提供決定性優勢。
儘管中國的CPT量子感測技術在目前仍面臨一些挑戰，但其潛力不可忽視。隨著未來進一步的測試與技術完善，這項突破性技術無疑將在海底戰爭、資源探勘等多個領域發揮重要作用。(1289字；圖1)
參考資料：
China unveils drone-mounted quantum device for submarine detection in South China Sea. SCMP. 2025/04/24.
China reveals new quantum drone tech to track stealth US submarines underwater. Interesting Engineering. 2025/04/24.
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