超灵敏磁力传感器：中国最新反潜技术曝光，超灵敏磁力传感器令西方不安

近日，俄媒称中国突破最强水下探测技术，或将终结美国水下作战优势的报道在网上引起热议，另外，驻澳部队首次依法履行职责协助澳门救灾的行动也引发广泛关注。下面就让我们回顾一下近几天不容错过的军情。

中国反潜技术或终结美水下优势
俄罗斯媒体报道称，中国研制出超灵敏磁力传感器技术的消息令西方极为不安。文章称，中国在可预见的未来或将打造类似美国的水下反潜网络，但基于不同的物理原理。这将掀起潜艇革命，因为一旦中国的水下侦测网络建成，一切潜艇降噪努力均丧失意义。英美无线电技术专家认为，这一发明或令北约潜艇在与中国交战时蒙受巨大损失，因为对中国而言，发现美国海军静音潜艇已不再是难题。

对于水下战场的争夺，是自冷战以来各大国始终关注的话题。特别是构建能够发现和追踪敌方潜艇的水下反潜网络，在水下作战体系中，具有与潜艇性能同等重要的地位。

冷战时期，以美国为核心的北约组织海上力量，即在邻近苏联核潜艇活动区域的北海和地中海铺设全面覆盖的反潜侦测网络。这一网络的存在，使得苏联海军的战略核潜艇和攻击核潜艇在预定作战海域变得寸步难行，从而直接终结了苏联核潜艇的数量及隐蔽性优势，甚至在 1980 年代中后期成为抵消苏联第 2 次核打击力量的重要技术手段。

反观我国所面临的水下战场竞争态势，尽管我国有着辽阔的近海区域，可以供潜艇自由出入，并且有条件构建自主的水下侦测网络，但由于我国在潜艇预警、侦测技术上的相对落后，以及水下作战思想的不完善，使得我国长期以来还不具备应对美、日、韩等周边国家潜艇威胁的技术能力，从而对我国水下力量乃至潜射核力量都构成巨大威胁。

如今，中国研制出超灵敏磁力传感器技术，并在未来将这一技术运用于水下侦测网络，不但将缩小中国与周边国家的水下作战能力差距，甚至可能在技术上实现“弯道超车”，抵消美日等国新一代潜艇的隐蔽性优势。这将大大提升中国的水下作战能力。

此外，如果能在南海海域应用新技术构建水下侦测网络，将显著增强我国新一代战略核潜艇向更广阔大洋实施机动部署的能力，并在未来大大提升我国的战略核威慑力。

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超灵敏磁力传感器：中国研制出超灵敏磁力传感器技术 能捕获一切潜艇

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　　中国新打造的SOSUS系统原理图
　　中国科学院研制的新型磁力仪可在数公里外捕捉到最微弱的磁场。这种仪器的基础是超导量子干涉仪（SQUID），利用了量子力学原理。SQUID能记录外部磁场影响下电子干涉情况的改变，这种改变具有非连续的阶梯式特性。据俄罗斯自由媒体网站8月26日发表《中国打造“吞噬”北约潜艇的“怪兽”，中国科学家接近实现潜艇革命》的文章称，中国研制出超灵敏磁力传感器技术的消息令西方极为不安。英美无线电技术专家认为，这一发明或令北约潜艇在与中国交战时蒙受巨大损失，因为对中国而言，发现美国海军静音潜艇已不再是难题。
　　中国海军SOSUS系统的模型
　　熟悉军事的人士都知道，为了对付中国潜艇活动，美海军在第一岛链的水下布设了一条反潜声呐阵，可严密监视中国海军特别是潜艇部队的训练和进出岛链情况。这条反潜链条结合美国和日本的水面反潜舰艇、空中的P-3C反潜巡逻机以及部分“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇，共同组成了一个高效地反潜网络，其对于中国潜艇的情报，大都来自于这个网络。这条水下监视线是由部署在海底的多个声呐基阵组成，每个阵内有几百个水下听音器，对于高噪声的潜艇探测距离可达300公里，从而为各类反潜平台提供反潜信息。
　　中国海军SOSUS系统中有水下无人滑翔机
　　就是这样一个曾令中国海军闻之色变的网络，如今在中国也变成了现实。从新世纪开始，中国就开始积极构建有效地反潜网络，先后在东海和黄海建立了“水下光纤综合探测系统”，在南海建立了“岸基光纤线列阵水声综合探测系统”，完成了初步的水下探测网络建设。近期，为了保护中国日益壮大的094A型战略核潜艇队伍的安全，中国海军更是在南海海域部署了12艘“海翼”号高技术滑翔机，从而打造出更加完善的SOSUS系统——反潜水下监视系统，基本完成了对海南岛东南部海域水下的监控覆盖。
　　运-8Q反潜机已进驻海南岛
　　在中国海军的SOSUS系统中，应用了一种全新的技术，这种技术目前中国居于全球领先地位，叫做超导量子干涉仪（SQUID）。SQUID利用了量子力学原理并结合中国科学家自行开发的一套新算法，可在数公里外捕捉到水中物体对地球磁场最微弱的干扰变化，其获取的信号通过海底光纤传入岸上的超高速信息处理中心，从而让有经验的反潜专家锁定敌方水下来袭平台的准确位置。一旦中国将这技术应用于水下侦测网络，那么，不管是美国、日本还是北约的一切潜艇降噪努力均丧失意义。因为即便先进如美国的“海狼”级核潜艇，如果为了自身安全而关闭发动机及所有设备，不发出任何声响，但仍将被基于SQUID技术的超敏感磁力仪网络发现，从而招致中国海军反潜力量——如运-8Q反潜机（高新-6号）、054AF和056A护卫舰的围攻。
　　先进的水声双体测量船已准备交付海军
　　分析认为，由于充分认识到美日潜艇对中国近海的侵害越来越严重，所以中国对于反潜战的认识也日益丰富，除了应用最新SQUID技术的SOSUS系统外，中国的很多海军平台都在提升反潜作战能力，比如装备先进的舰壳声呐和拖曳声呐的054AF和056A护卫舰，达到和P-3C反潜机水平的运-8Q反潜机，直-8F和卡-28反潜直升机，日夜巡行太空的海洋监视卫星，即将服役的6000吨级双体水声测量船等，都是中国大力构建的反潜网络中的有效组成部分。很有可能，中国将在水下平台和运-8Q上均应用最新的SQUID技术，从而打造出领先全球的中国版的反潜网络。假若这一说法成真，那将意味着中国开始掌握最先进的反潜技术，从而让美日引以为豪的先进潜艇，变成中国海军可以猎杀的猎物。好样的，中国科学家！（作者署名：军评陈光文）
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超灵敏磁力传感器：超灵敏度！量子传感器提供了前所未有的核磁共振

UPV/EHU物理化学系量子技术信息科学(QUTIS)小组的一项研究，已经为量子传感器制作了一系列协议，可以通过使用最小剂量辐射的单个生物分子核磁共振来获得图像，研究结果发表在《物理评论快报》上。核磁共振(NMR)有多种应用，如医学成像、神经科学和药物和爆炸物的检测。在量子传感器的帮助下，核磁共振(NMR)已经适应了纳米尺度的工作，它有可能影响生命科学、生物学和医学等学科，并提供无与伦比的精度和灵敏度的测量。作者Jorge Casanova博士和Ikerbasque教授Enrique Solano说：
博科园-科学科普：我们希望量子传感器和动态解耦技术的结合能够实现单个生物分子的核磁共振成像。这种量子增强的核磁共振“将能够解决微小皮石样品中的化学变化，产生具有无与伦比灵敏度的生物传感器，并为生物分子和生物过程的结构、动力学和功能提供新的见解。提高核磁共振装置灵敏度的一个基本工具是施加大磁场，使我们的样本极化，增强信号，增强相干性”。例如在核磁共振成像(MRI)中，人体受到超导线圈产生的大磁场的作用。然而当这些样品与量子传感器连接时，存在一些问题，因为样品振动的速度可能比传感器跟随的速度快得多。
图片：CC0 Public Domain
在发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的论文中，作者们开发了一种协议，允许量子传感器测量任意样本中的核和电子自旋，即使它们发生在大磁场中。这些方法利用低功率微波辐射桥接传感器与样品之间的能量差。该协议比以前技术需要更少的能量，这不仅将传感器的工作状态扩展到更强的磁场，而且防止了使用传统协议和微波功率时产生的生物样品加热。因此，这项研究工作开辟了一条新的研究路线，为在生物样品和大型生物分子研究中安全使用纳米核磁共振技术铺平了道路。
博科园-科学科普｜研究/来自:  巴斯克大学
参考期刊文献:《物理评论快报》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.
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超灵敏磁力传感器：超灵敏的超声波传感器

3月22日消息，IMEC公司在硅光子芯片上开发了一种光学机械式超声波传感器，由于采用了创新的光学机械波导，它具有前所未有的灵敏度。由于这种高灵敏度波导，20微米的小型传感器的检测极限比相同尺寸的压电元件好两个数量级。该传感器的低检测限将使超声波和光声成像的新的临床和生物医学应用得以发展，如深部组织乳腺摄影和潜在肿瘤组织的血管化或神经支配的研究。
断层超声和光声成像能够利用超声波传感器阵列构建二维或三维图像，然而，压电式超声波传感器有一些局限性。
首先，检测极限与传感器的尺寸成反比，这对于小声学波长的高分辨率成像来说是个问题。高分辨率的图像需要小的压电传感器，而小的压电传感器本身就有较高的检测极限，导致图像有噪声。其次，压电传感器依靠其机械共振来增强信号振幅，这意味着它们在共振频率周围的小范围内工作，以避免高检测极限。最后，压电传感器的矩阵需要为每个传感器元件配备一根导线，这会阻碍应用。
"我们所展示的传感器将成为皮肤或大脑等原本不透明组织中深层组织成像的游戏规则。对于皮下黑色素瘤成像或乳腺摄影等应用，它可以更详细地观察肿瘤和周围的血管，有助于更详细的诊断。"IMEC基于波的传感器和执行器研究员Xavier Rottenberg说。
IMEC的解决方案是基于使用新的CMOS兼容处理技术制造的高灵敏度分肋光学机械波导。其灵敏度比最先进的器件大两个数量级。低检测极限可以改善超声应用中成像分辨率和深度之间的权衡，对于光声成像来说至关重要，因为光声成像中的压力比传统超声成像技术低三个数量级。此外，它还可以实现低压应用，如穿透颅脑功能成像，它受到骨的强超声衰减的影响。
这些微小(20微米)传感器的细间距(30微米)矩阵也可以很容易地与光子多路复用器集成在片上，为小型化导管等新的应用提供了可能，因为传感器矩阵只需要连接很少的光纤，而不是压电传感器情况下的每个元件一个电连接。