量子传感器：军事能力的游戏规则改变者

【核心摘要】​​
量子传感器技术正处于开发浪潮中，其完全实现有望彻底变革军事能力。通过驾驭量子叠加与纠缠等独特属性，该技术将为全球卫星导航系统（GNSS）失效区域提供精准导航方案，并显著提升在复杂战场环境（如水下、地下及强对抗电磁环境）中对隐身平台与目标的探测能力。尽管技术发展尚处早期，量子传感已被公认为具有明确军事应用前景的量子技术中最成熟的领域。

​一、打破卫星依赖：量子导航异军突起​

量子传感器正成为定位、导航与授时（PNT）系统的革命性替代方案，助力部队在卫星信号被拒止或受干扰的战场环境中自由行动，克服传统限制。

• ​超高精度突破：​​ 英国国防部与伦敦帝国理工学院联合研发的量子增强加速度计（见图1）已实现突破。该系统利用接近绝对零度的超冷原子（展现“物质波”特性），通过“光学标尺”精密测量载具加速度引起的原子波变化，其独特优势在于几乎消除传统传感器固有的时间漂移问题。该系统于2023年在英国皇家海军XV Patrick Blackett测试舰上成功验证，证明可在无GNSS环境下，结合旋转测量及初始位置信息计算出精确当前位置。

图1 量子增强加速剂

• ​颠覆性潜能：​​ 此项技术据称可使潜艇水下定位精度提升高达1000倍。量子重力仪与磁力仪同样可感知地球重力场或磁场的细微异常，为动态导航提供实时地标，显著提升抗干扰、抗欺骗能力。

​二、洞察“无形”：量子探测开启战场新视野​

量子传感器可部署于卫星、无人机、舰船及潜航器，大幅提升成像精度、灵敏度及对低可观测目标的发现概率。

• ​水下猎手：​​ 量子重力仪与磁力仪可探测由水下设施（如潜艇、水雷）或地下结构（掩体、导弹发射井）引发的微弱重力/磁场扰动。量子磁力仪在反潜探测领域潜力巨大，据评估当前可在6公里距离识别潜艇，且探测距离有望通过降噪技术进一步延伸。其厘米级的地形测绘能力亦具极高军用价值。
• ​穿透性成像： 兰德公司《量子技术的商业和军事应用及其时间表》报告中指 出，​​ “鬼”成像技术利用量子光的特殊属性，仅需极微弱光束即可重构目标图像，且能在烟雾、云层等遮蔽环境下工作，光束本身难以探测，适于隐蔽侦察。美国陆军研究实验室正探索将其用于天基、无人机或地面远程情报监视侦察（ISR）。
• ​量子雷达新锐：​​ 利用量子纠缠原理，量子雷达理论上具备更高灵敏度、分辨率和抗噪抗干扰能力，尤其能在极低功率下运行，有效隐藏于背景噪声中，成为探测隐身战机的潜在利器。奥地利科学技术研究所的初期实验已验证其低可探测性优势。集成量子时钟亦可提升传统雷达性能。

​三、掌控频谱：量子射频感知赢得电磁战场优势​

量子射频传感器正提供颠覆性的频谱感知能力。

• ​​“里德堡”传感器登场：​​ 美国陆军研究实验室研发的“里德堡”量子传感器（见图2），利用原子对射频波的敏感响应，已能分析0-20GHz频段，成功探测包括AM/FM信号、蓝牙、Wi-Fi等多种通信协议。该技术被认为有望在灵敏度、带宽和频率范围上突破传统电子设备的物理极限，为士兵在复杂的电磁作战环境中提供关键优势。

图2  “里德堡”量子传感器

​四、挑战与未来：构建强健生态是关键​

尽管量子传感（尤其导航应用）展现了极高的成熟度，其大规模军事部署仍面临环境敏感性、噪声抑制、成本控制及与现有平台集成等挑战。专家强调，构建强健的量子技术生态系统对探索最佳应用场景至关重要。

• ​英国引领发展：​​ 伯明翰大学“英国量子传感器和计时技术中心”正引领该国在量子导航及计算领域的投入，专注于推进重力/磁力传感器及量子增强雷达等技术的实用化进程。

​专家观点：​​ “量子传感代表了战场感知的根本性变革。从水下深潜器的精确定位到穿透云雾的隐蔽侦察，再到掌控无形电磁频谱，它赋予军队在传统传感器失效的领域‘看见’和‘导航’的能力。” —— 基于《简氏防务与情报评论》技术报告总结。

​展望：​​ 随着开发深入与技术瓶颈的逐步突破，量子传感器正从实验室快速走向真实战场，其彻底颠覆传统军事规则的潜力已清晰可见。各国军方对该领域的持续投入预示着未来战争形态将经历重塑。