▲NIST的物理学家戴夫·豪伊将激光束对准了圆柱形磁屏蔽物内一个微小的铷原子玻璃电解池，以让其通过。
据《科学仪器评论》期刊2018年1月2日消息，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员日前成功论证了量子物理学可以协助人类在室内、高楼之间、水下和地下等地点进行通信和测绘，目前这些地方是全球定位系统（GPS）、普通手机和无线电信号较弱，甚至根本无信号的地方。
目前的GPS信号不能很深入地渗透到水中、土壤或建筑物的墙壁中，因而不能被应用于潜水艇或诸如勘测地雷之类的地下活动。GPS信号在室内和城市的摩天大楼之间的传播性能也差强人意。在军事或灾难救援任务中，无线电信号常常会被堆积的碎石或是电磁设备的干扰作用所阻挡拦截。而NIST的这项量子无线电技术可以在这些方面帮助海员、军人和测量师等人员成功地进行沟通和作业。
NIST的团队正在试验低频率的电磁无线电波，这种极低频（VLF）的数字调制电磁信号在建筑材料、水和土壤中比相对较高频率的传统电磁通信信号传播得更远。VLF电磁场目前已经应用于潜艇的水下通信中，但是目前还没有足够的数据承载能力来进行音频或视频通讯，通讯内容也仅仅限于单向的文本传输。尽管如此，潜艇还必须装载笨重的天线电电缆，进行通信时必须减速并上浮到潜望深度（水面以下18米或约60英尺）处。
“像电磁信号之类的频率非常低的通信手段的一大缺陷是，信号接收器灵敏度很差，并且现有发射机和接收器的带宽都非常窄，这就意味着数据传输速率是零。”NIST项目负责人戴夫·豪伊（Dave Howe）说。“通过利用量子传感器可以获得最佳的磁场灵敏度。在大体上，灵敏度的提高会促使通信频率范围的扩大。另外，量子通讯技术还可能在未来提供如目前手机所能达到的高带宽通讯，这将有助于我们获得在水下及其他险恶环境下进行音频通讯的带宽。
豪伊说，量子通讯方法比传统的磁性传感器技术更加敏感，可以用来通讯交流。在传统技术中，原子磁力仪是用来测量自然产生的磁场，但是在NIST的这个项目中，它们被用来接收被编码的通信信号。在未来，NIST的团队还计划开发升级版的发射器。
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编译：朱明逸 审稿：阿淼 编辑：张梦
