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量子测量技术将掀起新一轮航空科技创新的帷幕

发布时间:2021-02-11 09:18 作者:千亿app

  在人类科技发展的每一个时代,如何提高测量精度,都直接关系着科技探索是否能够取得进步,关系着科技探索的结果是否能够被应用于国计民生的各个领域。所以,提高测量精度,实现越来越精密的测量关系着每一项国家科学研究,关系着国民经济、国防建设的方方面面。2019年世界计量日的主题是“国际单位制根本性飞跃”。从2019年5月20日开始,国际单位制的七个基本单位将全部以基本物理常数来定义,就是将用量子来诠释国际单位制。随着量子技术的发展和逐渐进入应用阶段,量子测量将为未来精密测量提供新的途径,量子测量技术必将掀起新一轮航空科技创新的帷幕。

  用量子来诠释国际单位制,这是计量界的里程碑事件,利用量子现象的测量方法将会对科学技术产生革命性影响。传统量值传递体系都是通过不同等级的计量基准、计量标准向工作用计量器具、测量设备进行逐级量传,从而保证航空装备研制生产及使用维护全寿命周期中各种测量数据的准确。在这个过程中,每经过一级量值传递,都会引入一定的量值传递不确定度,多级量值传递体系会引入更大的不确定度,不仅影响测量准确度水平,也制约着计量工作的效率。而基于量子测量技术的量传体系,由于可以直接溯源至物理常数,大大压缩计量标准传递层级,甚至可以直接在工程测量现场环境条件下进行测量。量子测量技术的发展将进一步缩短溯源链,大大提升计量校准的准确性和便捷性。约瑟夫森量子电压标准经过多年发展,正在从实验室计量标准,快速向可工程应用的仪器设备方向发展。

  随着科学技术的发展,量子测量设备的体积不断变小,正在快速从成套装置向便携设备乃至传感芯片发展,同时其技术性能与可靠性不断提升。科学研究及工业过程中的测量设备通过量子化更新换代,测量水平得到大幅提高。在地面或飞行试验中需要使用大量测量仪器,由于使用环境与安装条件限制,为进行计量校准而进行拆装往往会带来巨大的成本和损耗,而且在很多特殊的应用环境和场合下,可能根本无法提供在线校准,难以保证测量数据准确。如果采用具备自校准或免标定功能的量子传感器件,就能很好地解决此类问题。随着应用技术的不断发展,未来研制出基于量子测量的芯片化传感器,将具有体积小、精度高、免标定、参数多等特点,可直接嵌入到装备中,大大提高装备性能和稳定性。

  由于量子测量技术的精度大大提高,同时对测量条件的要求大大降低,基于量子现象的精密测量技术可使航空装备性能大幅提升。在航空装备产品的设计、生产、试验、使用与维护的全生命周期过程中,量子测量技术将在提升计量保障支撑服务能力、提升装备产品自身测量准确度与可靠性水平等方面带来深刻影响,并发挥出重大的推动作用。量子技术、特别是量子精密测量技术,作为具有基础支撑和引导作用的先行技术,正日益得到越来越广泛的关注,具有非常广阔的应用前景和重大意义。与传统仪器相比,量子陀螺及量子重力测量仪的测量精度可以提升几个数量级,基于量子技术的重力仪、磁场测量仪的精度进一步提升后,通过精细刻画地球的重力场、地磁场物理图景,还可以催生出重力场匹配导航、地磁匹配导航等新型无源高精度导航技术。利用金刚石色心等固态原子体系,有望制成米粒大小的传感器探头,实现磁场、微波场的超高空间分辨力测量。

  航空工业计量所作为我国航空工业的基础技术研究所,为保证航空工业的科研、生产、试验、服务过程中单位统一、量值准确一致、数据真实可靠,航空计量人一直牢记元帅的“科技要发展、计量须先行”的嘱托,坚持“需求牵引、技术推动”,着力研发先进计量测试技术方法与技术装备,在航空装备研制生产进程中发挥了坚实可靠的基础技术支撑作用。伴随着新中国航空工业和国防科技工业的发展壮大,航空工业计量所已经建有国家级重点实验室和航空科技重点实验室,具有800余项计量校准/检测能力;在动态测试与校准、纳米计量、光纤传感、飞秒激光、量子测量等前沿技术方面形成了诸多成果。在服务航空工业的同时,航空工业计量所也为国家重大工程提供强大的计量支撑。为“神舟八号”与“天宫一号”的“天空之吻”提供精准的计量保证;运用自主研发的“深海之眼”沉管运动姿态监测系统,成功破解港珠澳大桥沉管隧道海底精准对接难题。未来,航空工业计量所将以量子测量技术的发展为契机,继续潜心钻研,掌握核心技术,为新一轮航空科技创新提供坚实的计量保障。

  注:为纪念1875年《米制公约》的签署,每年的5月20日被设立为世界计量日。《米制公约》为全球一致的测量系统奠定了基础,支撑了科学发现和创新、工业制造和国际贸易,以及民生改善和全球环境保护。2018年11月16日,第26届国际计量大会(CGPM)通过了关于修订国际单位制(SI)的决议,决定从2019年5月20日开始,国际单位制的七个基本单位全部以基本物理常数来定义。2019年世界计量日的主题是“国际单位制根本性飞跃”。

  中国航空报讯:在人类科技发展的每一个时代,如何提高测量精度,都直接关系着科技探索是否能够取得进步,关系着科技探索的结果是否能够被应用于国计民生的各个领域。所以,提高测量精度,实现越来越精密的测量关系着每一项国家科学研究,关系着国民经济、国防建设的方方面面。2019年世界计量日的主题是“国际单位制根本性飞跃”。从2019年5月20日开始,国际单位制的七个基本单位将全部以基本物理常数来定义,就是将用量子来诠释国际单位制。随着量子技术的发展和逐渐进入应用阶段,量子测量将为未来精密测量提供新的途径,量子测量技术必将掀起新一轮航空科技创新的帷幕。

  用量子来诠释国际单位制,这是计量界的里程碑事件,利用量子现象的测量方法将会对科学技术产生革命性影响。传统量值传递体系都是通过不同等级的计量基准、计量标准向工作用计量器具、测量设备进行逐级量传,从而保证航空装备研制生产及使用维护全寿命周期中各种测量数据的准确。在这个过程中,每经过一级量值传递,都会引入一定的量值传递不确定度,多级量值传递体系会引入更大的不确定度,不仅影响测量准确度水平,也制约着计量工作的效率。而基于量子测量技术的量传体系,由于可以直接溯源至物理常数,大大压缩计量标准传递层级,甚至可以直接在工程测量现场环境条件下进行测量。量子测量技术的发展将进一步缩短溯源链,大大提升计量校准的准确性和便捷性。约瑟夫森量子电压标准经过多年发展,正在从实验室计量标准,快速向可工程应用的仪器设备方向发展。

  随着科学技术的发展,量子测量设备的体积不断变小,正在快速从成套装置向便携设备乃至传感芯片发展,同时其技术性能与可靠性不断提升。科学研究及工业过程中的测量设备通过量子化更新换代,测量水平得到大幅提高。在地面或飞行试验中需要使用大量测量仪器,由于使用环境与安装条件限制,为进行计量校准而进行拆装往往会带来巨大的成本和损耗,而且在很多特殊的应用环境和场合下,可能根本无法提供在线校准,难以保证测量数据准确。如果采用具备自校准或免标定功能的量子传感器件,就能很好地解决此类问题。随着应用技术的不断发展,未来研制出基于量子测量的芯片化传感器,将具有体积小、精度高、免标定、参数多等特点,可直接嵌入到装备中,大大提高装备性能和稳定性。

  由于量子测量技术的精度大大提高,同时对测量条件的要求大大降低,基于量子现象的精密测量技术可使航空装备性能大幅提升。在航空装备产品的设计、生产、试验、使用与维护的全生命周期过程中,量子测量技术将在提升计量保障支撑服务能力、提升装备产品自身测量准确度与可靠性水平等方面带来深刻影响,并发挥出重大的推动作用。量子技术、特别是量子精密测量技术,作为具有基础支撑和引导作用的先行技术,正日益得到越来越广泛的关注,具有非常广阔的应用前景和重大意义。与传统仪器相比,量子陀螺及量子重力测量仪的测量精度可以提升几个数量级,基于量子技术的重力仪、磁场测量仪的精度进一步提升后,通过精细刻画地球的重力场、地磁场物理图景,还可以催生出重力场匹配导航、地磁匹配导航等新型无源高精度导航技术。利用金刚石色心等固态原子体系,有望制成米粒大小的传感器探头,实现磁场、微波场的超高空间分辨力测量。

  航空工业计量所作为我国航空工业的基础技术研究所,为保证航空工业的科研、生产、试验、服务过程中单位统一、量值准确一致、数据真实可靠,航空计量人一直牢记元帅的“科技要发展、计量须先行”的嘱托,坚持“需求牵引、技术推动”,着力研发先进计量测试技术方法与技术装备,在航空装备研制生产进程中发挥了坚实可靠的基础技术支撑作用。伴随着新中国航空工业和国防科技工业的发展壮大,航空工业计量所已经建有国家级重点实验室和航空科技重点实验室,具有800余项计量校准/检测能力;在动态测试与校准、纳米计量、光纤传感、飞秒激光、量子测量等前沿技术方面形成了诸多成果。在服务航空工业的同时,航空工业计量所也为国家重大工程提供强大的计量支撑。为“神舟八号”与“天宫一号”的“天空之吻”提供精准的计量保证;运用自主研发的“深海之眼”沉管运动姿态监测系统,成功破解港珠澳大桥沉管隧道海底精准对接难题。未来,航空工业计量所将以量子测量技术的发展为契机,继续潜心钻研,掌握核心技术,为新一轮航空科技创新提供坚实的计量保障。

  注:为纪念1875年《米制公约》的签署,每年的5月20日被设立为世界计量日。《米制公约》为全球一致的测量系统奠定了基础,支撑了科学发现和创新、工业制造和国际贸易,以及民生改善和全球环境保护。2018年11月16日,第26届国际计量大会(CGPM)通过了关于修订国际单位制(SI)的决议,决定从2019年5月20日开始,国际单位制的七个基本单位全部以基本物理常数来定义。2019年世界计量日的主题是“国际单位制根本性飞跃”。

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