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量子纠缠（quantum entanglement）是指粒子之间发生的一种特殊耦合现象。在纠缠态下，我们无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质的现象，这种影响不随距离的改变而消失，哪怕粒子之间相隔整个宇宙也不会变。一项新的研究表明，使用量子纠缠机制，传感器可以在检测运动时更加准确且更快。科学家们认为，这些发现可能有助于发展不依赖 GPS 的导航系统。
伦敦帝国理工学院团队于2018年推出了他们的第一个“量子罗盘”原型，此后一直在改进该技术，现在可以在现场进行测试。
最新的帝国量子传感器被集成到Qinetiq NavyPOD（一个可互换的快速原型平台）中，然后乘坐一艘新的皇家海军研究船XV Patrick Blackett启航前往伦敦。该实验是了解量子导航的应用和利用的第一步，量子导航在卫星拒绝区域运行时可以提供显着的导航优势。
XV Patrick Blackett指挥官Michael Hutchinson说：“与伦敦帝国理工学院合作这个项目对我们所有人来说都是一个令人兴奋和有趣的机会。到目前为止，测试进展顺利，但该技术仍处于非常早期的阶段。能成为皇家海军历史的一部分真是太好了。由伦敦帝国学院的一个团队开发的量子传感器原型最近与英国皇家海军合作进行了测试，在皇家海军研究船XV Patrick Blackett上测试的量子传感器原型是未来无GPS导航的有前途的设备。该传感器集成到Qinetiq NavyPOD中，这是一个可互换的快速原型平台，并在船上的海运集装箱中进行了测试。
英制量子传感器是一种新型的加速度计。加速度计测量物体的速度如何随时间变化。通过将此信息与旋转测量值和物体的初始位置相结合，可以计算出当前位置。伯明翰大学的一个小组使用原子作为量子传感器，说明了这种传感器的精确程度。他们将两个原子放在引力场中，给一个原子一点向上“踢”。这个原子在重力作用下又落了下来。因为粒子可以充当波，所以两个原子相互阻碍，产生干涉图案。原子波的两个波峰可能对齐，造成相长干涉。或者，波峰可能与波谷对齐，造成破坏性干扰。重力的微小差异将改变原子的干涉模式，从而允许在引力场中进行微小的测量。
量子加速度计使用超冷原子进行高精度测量。当冷却到极低的温度时，原子开始显示出它们的“量子”性质，从而产生波状性质。当原子通过传感器时，通过使用一系列激光脉冲形成“光学尺”。这样可以精确测量原子的加速度。
想象一下全球导航系统（如GPS）不可用的情况。高层建筑很容易阻挡卫星信号，这些信号也容易被干扰、模仿或拒绝，导致导航不准确。这种情况对潜艇来说是一个特别棘手的问题，这些潜艇无法在水下访问GPS信号，因此必须依靠其他方法进行导航。
在美国亚利桑那大学等机构在《Nature Photonics》提交的一项新研究中，研究人员对光机械传感器（optomechanical sensor）进行了实验，其使用光束对干扰进行响应。这些传感器如用作加速度计，智能手机可以使用它来检测运动。另一方面，加速度计也可用于 GPS 信号不佳区域的惯性导航系统，如地下、水下、建筑物内部、偏远地区以及无线电信号受干扰的地方。
使用量子混频器检测任意频率场（来源：MIT）
为了提高光机械传感的性能，研究人员尝试使用纠缠，爱因斯坦称之为「幽灵般的远距离作用」。纠缠的粒子基本上是同步的，不管它们相距有多远。研究人员希望在未来两年内获得原型纠缠加速度计芯片。
量子纠缠虽然无视距离，但也极易受到外界干扰。量子传感器利用了这种敏感性来帮助检测周围环境中最轻微的干扰。
奥地利因斯布鲁克大学量子物理学研究团队已成功构建了一个用于电信网络标准波长的量子中继器节点，并将量子信息传输数十公里。这个功能齐全的网络节点是量子中继器的核心部分，由两个单一物质系统组成，能够以标准的光子产生纠缠电信网络的频率和纠缠交换操作。
量子网络将量子处理器或量子传感器相互连接起来。在网络节点之间，量子信息由穿过光波导的光子交换。然而，在长距离上，光子丢失的可能性急剧增加。量子信息不能简单地被复制和放大，25年前，因斯布鲁克大学研究团队提供了量子中继器的蓝图。其拥有光物质纠缠源和存储器，以在独立的网络链路中产生纠缠，这些链路通过纠缠交换在它们之间连接，最终将纠缠分布在长距离上。
新构建的中继器节点由光学谐振器内的离子阱中捕获的两个钙离子以及到电信波长的单光子转换组成。科学家们还展示了通过50公里长的光纤传输量子信息，而量子中继器恰好位于起点和终点之间的中间位置。
量子混频器原理图（来源：Physical Review X）
研究人员还计算出这种设计的哪些改进是必要的，以使传输超过800公里成为可能，从而将因斯布鲁克和维也纳连接起来。量子技术被认为是"21世纪改变世界的技术之一"，在加密通信、超高速运算、信息网络、定位导航等领域有着广阔的应用前景，将对未来战争形态和作战方式产生重要影响。
去年，拜登政府和国会采取措施，将政府机构过渡到新的“抗量子”加密方法——这些方法被认为不受量子计算机影响。因此，五角大楼多年来一直在探索利用量子物理学提高国防能力的新方法，无论是开发更强大的计算机、支持全球定位系统、加强通信安全还是监视手段，都可以更好地探测水下潜艇和地下掩体。
也是在去年，MIT的团队在美国国防部高级研究计划局和钻石经销商 Q-Diamond的支持下设计了量子混频器，科学家们使用了一种基于广泛使用的量子传感系统diamond中氮空位中心阵列的特定设备，并成功演示了使用频率为2.2GHz的量子位探测器检测频率为150兆赫的信号，如果没有量子多路复用器，这是不可能实现的。使用微波束向探测器注入第二个频率。这将被研究的场的频率转换为不同的频率，即原始频率与附加信号频率之间的差值，该信号被调谐到检测器最敏感的特定频率。这一简单的过程使探测器能够锁定任何所需的频率，而不会损失传感器的纳米级空间分辨率。
广义上讲，量子信息科学(QIS)包含了对发生在原子和亚原子层面的复杂现象的调查和应用，以处理和传输信息。专家们大多预测，这一领域将在不远的将来实现颠覆性、变革性的科学、工程和通信应用。
“量子技术正在接近一个临界点，这将决定它能多快地产生影响。如果(美国)能够跟上步伐，(国防部)的许多重要成果可以实现，包括为国防部的行动自由提供强大的定位、导航和计时，即使在频谱、空间或网络行动的竞争中也能进行精确打击。”
在五角大楼3月新发布的《 2024 财年国防预算》中，国防部办公室正在为一个名为 Quantum Transition Acceleration 的新项目寻求 2024 财年 7500 万美元的预算。
五角大楼进一步指出，量子计算可以导致“先进能量学、推进力和平台涂层的材料和化学的快速进步；以及实现隐身性能、物流和机器学习的新生优化技术。”
“量子技术也可能极大地提高电磁波谱能力，”他们说这有望为国防部提供与电子战、情报收集等相关的“重大优势”。官员们在预算说明文件中写道：“实施的两个挑战和障碍是：光子学的尖端能力的组件和供应链的成熟度，包括激光器、主动光操纵、光传递和包装；以及政府与工业界在量子技术发展重点、成熟时间线现实性和技术保护战略方面的不一致。”
在为2024财年申请的7500万美元中，4500万美元将用于 “量子惯性传感器、重力传感器、原子钟和量子电磁传感器的成熟、演示和过渡”，官员们在文件中指出，这些具体技术将“来自于已经证明了性能优势的现有项目”。
另外3000万美元将集中在“识别、开发和支持原子钟、量子传感器和量子计算机的关键组件技术，并最终帮助加速实验室规模的系统向可制造的商业产品过渡。”该部门还预测，在2025-2028财年，它将每年申请1亿美元以继续推进该计划。
美国国家科学基金会量子网络工程研究中心(CQN)主任Guha表示，量子技术的发展对于维持国家的技术实力至关重要。“虽然这些技术处于不同的发展阶段，但我们认为一些技术将对国防部的能力产生影响，并为美国提供领先于其对手的竞争优势。”
俄罗斯政府将在2023年和2024年向国有俄罗斯铁路公司共计拨款45亿卢布(6940万美元)，以扩大其量子通信网络。
该路线图包括120多个项目，例如为潜在用户推广量子通信的工具、销售市场的开发、量子通信服务和产品的商业化。
在4月20日，印度内阁宣布在2023年-2030年期间投资超600亿卢比（约合50亿人民币），用于支持“国家量子任务（National Quantum Mission，NQM）”。该任务旨在促进量子科技研究和工业应用开发，使印度成为量子技术的全球领导者，同时支持数字印度、印度制造、技能印度和可持续发展目标等国家优先事项。
