美国初创公司推出量子传感器，以减少对GPS的依赖

美国初创公司Dirac Labs正在实地测试其量子传感器，该公司期望这些传感器能够帮助降低对GPS及其他卫星导航系统的依赖风险。一位担任Dirac Labs顾问的前DARPA项目经理告诉EE Times，该公司有望在数年内实现大规模生产。

这家总部位于威斯康星州麦迪逊的公司成立于2023年，目前正与美国国防领域的一级承包商及农业科技公司作为集成合作伙伴展开合作。

Dirac联合创始人兼CEO Sanket Deshpande在接受EE Times采访时表示：“GPS欺骗可能造成灾难性后果。”他透露，Dirac的合作伙伴包括航空航天和航空电子设备制造商，以及致力于地下和水下定位的国际公司——这些领域GPS信号无法覆盖。但他拒绝透露具体合作伙伴名称。

Deshpande补充道：“我们正与少数精选合作伙伴合作，以验证我们平台的可行性和应用场景。一旦完成这一里程碑，我们将开始与客户就具体用例进行接洽。”

量子导航：不依赖卫星的定位

据欧洲空客公司2026年3月的博客文章介绍，中国的北斗、欧洲的伽利略和美国的GPS等导航系统依靠卫星确定用户位置，而量子导航则依靠量子传感——以极高的精度和灵敏度测量环境数据。GPS干扰器在GPS卫星的相同频率上发射干扰信号，从而阻断卫星信号；GPS欺骗器则发射带有错误位置数据的伪造信号，被GPS接收器读取。空客表示，由于地缘政治不稳定，这两种欺骗手段正构成日益严重的威胁。空客未透露其合作的量子传感伙伴。

Dirac通过融合公共领域的数据来构建地球的磁力图谱。Dirac首席运营官Aishwarya Das表示：“我们构建了自己的融合引擎，整合了70年来美国各地飞行的磁场数据。整个图谱加载到我们的传感器中。过去几个月的AI研究加速了进展，我们能够将这些模型进行量化，使其更小、更强大，从而可以运行在非常小的芯片上，无需向云端发送任何数据。”

金刚石量子传感技术

Dirac正与芝加哥地区的多家金刚石代工厂合作，在金刚石中工程化氮-空位（NV）色心，作为原子尺度的传感量子比特。金刚石衬底与NVIDIA Jetson Orin Nano模块耦合，用于小型低功耗嵌入式计算。Dirac计划未来用FPGA取代NVIDIA芯片。

Deshpande介绍，Dirac与芝加哥的Great Lakes Crystal Technologies以及芝加哥大学衍生公司staC12合作获取金刚石材料。Dirac在金刚石衬底上增加了一层光子层，以增强光提取效率和灵敏度，同时在紧凑尺寸下保持室温工作。光子部分封装在塑料注塑模具中，与金刚石衬底集成，封装成一个5×5厘米的立方体。封装内部，激光激发金刚石缺陷产生荧光，由光电二极管测量。

半导体制造路线：降低成本的关键

公司计划采用完整的半导体制造工艺。Deshpande表示：“所有这些都将在标准CMOS代工厂中制造。目前我们只是在大学代工厂小规模进行。我们的想法是与SkyWater这样的代工厂合作。不需要达到百万颗的流片量。通过SkyWater这样的代工厂，我们可以进行小批量多工艺晶圆生产，为初期客户提供小批量产品，并随着规模扩大灵活增加产量。”

Deshpande指出，过去小公司不可能同时开发半导体硬件和AI模块。“如今，借助数据中心提供的加速能力，我们可以有雄心将所有这一切在一个屋檐下完成。”

大规模生产：一两年内

Dirac的科学顾问Michael Nayak（前DARPA项目经理）表示，Dirac距离大规模生产大约还需要一到两年时间。

“量子导航传感器的难点实际上不在于量子部分，而在于制造环节，”Nayak说。“我们知道其潜力，但真正降低成本并非纸上谈兵就能实现——这是经典的流水线问题。”

应用场景：从海底到地下

Dirac的目标是利用其平台在GPS范围之外实现导航。Deshpande表示：“这意味着从空中到地下、水下的所有场景。”新应用包括海底电缆和资产保护，以及海床测绘。Deshpande指出，全球超过90%的海床尚未被测绘。

红海、波罗的海和台湾海峡的海底电缆断裂事件日益干扰全球互联网和通信。这些断裂由船锚和疑似蓄意破坏造成，专门的电缆维修船可能需要数周才能定位断裂点并进行修复。

Nayak表示：“国防方面有很多动作，旨在通过来自商业行业、初创公司以及那些希望快速行动将技术带出实验室的人们的更多选择来加强工业基础。拒止区域导航问题正是多个国防部任务的核心。”

所谓拒止区域导航，本质上就是GPS干扰。

Nayak说：“GPS干扰相当普遍，而且很容易。我们在乌克兰看到这种情况，俄罗斯在干扰GPS，甚至伊朗这样较小的参与者也这样做。”他指出，每架民用飞机或无人机都可以使用量子传感，“只是国防领域有更迫切的需求。”

竞争格局

Deshpande指出，量子传感领域的其他公司包括Q-CTRL和谷歌衍生公司SandboxAQ。“我们认为，我们在可扩展性方面的独特方法——不是制造定制传感器，而是通过半导体路线制造传感器——使我们能够降低成本。”他同时指出，中国也在开发量子传感技术，“我认为我们在美国仍处于领先地位，但中国绝对是需要密切关注的竞争对手。”

来源：编译自EE Times报道

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