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       GPS系统是美国建立并推广的卫星导航定位系统，在美军军事设备中起到关键作用，一旦失去了导航系统的支持，美军很可能就打不了仗，然而干扰这种设备的成本和技术门槛都很低，一旦某一区域被大规模干扰，美军很可能就要面对不适应复杂电磁环境作战的尴尬，被低技术对手击败。

       而现在洛克希德·马丁公司的工程师迪马里奥说，他和他的团队可能有一个解决方案：量子传感器。

图1 迪马里奥的方案

       近五年来，迪马里奥的团队一直在制造一个设备原型：一个长约一英尺，直径六英寸的圆柱体，其中包含一个比盐晶体略大的人造钻石立方体，钻石含有特殊杂质; 在其重复的碳原子立方晶格中，碳偶然会缺失，其邻域是氮原子。这些所谓的氮空位中心，在钻石内部形成一个类似分子的二重奏，被证明是优秀的磁传感器。当绿色激光照射钻石时，氮空位中心会发出红光，由于量子力学的影响，钻石会根据其所处的磁场发出或多或少的光。

       迪马里奥使用钻石来探测地球磁场中被称为磁异常的独特波纹和畸变，一旦识别出异常，就可以将其用作导航的参考点。迪马里奥说，目前，船舶和飞机一般不使用磁异常进行导航，因为大多数磁传感器只能测量场强，而不能测量场指向的方向。但他的团队的设备可以衡量两者，该设备不需要和卫星通信也能发挥作用，因此这种量子传感器不会被干扰也无法被攻击。

图2 洛马的设备

       到目前为止，迪马里奥和他的团队已经在汽车和轮船上测试了运动中的该传感器导航能力。目前，迪马里奥希望将装载该设备的圆柱体缩小到高尔夫球的大小，这样就可以安装到任何设备上。

       迪马里奥和他的团队并不是唯一一个投注量子导航的人，美国科罗拉多州国家标准与技术研究所实验室，物理学家汉森正在研究用于感应磁旋转的量子陀螺仪。例如，飞行员目前使用陀螺仪来保持飞机水平，而自动驾驶汽车则使用它们进行导航。但是陀螺仪漂移随着时间的推移误差不断变大，飞行员必须每小时重置陀螺仪一次，这是一个很大程度上自动化的过程，而量子陀螺仪可能更可靠，因为它们根本不会漂移，它们的基本成分是原子，不会随时间扭曲。

图3 量子导航仪测量的磁场变化

       汉森的设备安装在桌面上，大小相当于两个堆叠的迷你盒。里面是一个玻璃室，比糖块小，含有800万个铷原子。激光操纵原子，这些原子的行为更像波浪在池塘中碰撞而不是离散的粒子。碰撞产生波纹图案，当成像时，看起来像一堆条纹。如果腔室旋转，条纹也将旋转。条纹的数量告诉你旋转的程度; 并且模式的变化甚至会揭示地球引力场的强度。汉森说，总的来说，这种旋转信息和地球场的测量也可以作为导航工具。

       一旦美军解决了GPS瓶颈，就可能大幅度提升在复杂电磁环境下的作战能力。