全球首次!英国皇家海军与合作伙伴完成GNSS拒止环境下量子定时试验

在现代防空体系中,分散部署的多部雷达需依赖统一的高精度时间基准才能融合为准确的空情图,授时偏差将直接导致目标定位失真。
2026年8月,Saab、Aquark Technologies与英国皇家海军等机构完成全球首次演示:多部Giraffe 1X雷达不依赖GNSS授时,分别接入AQlock冷原子钟,仍成功融合出连贯、准确的实时空情图。

雷达组网为什么依赖统一时间
单部雷达可以测量目标的方向、距离和运动状态,但现代防空更重视网络化感知。多台传感器从不同角度观察同一目标,能够扩大覆盖范围、弥补地形遮挡,并提高航迹连续性。要判断来自A地和B地的两组回波是否属于同一目标,系统不仅要知道“看到了什么”,还必须知道“在什么时刻看到”。
微小的时钟误差会转化为测距、定位和航迹关联误差。时间戳漂移越大,多源数据越难对齐,系统可能生成重复航迹、位置偏差或不稳定目标。对高速飞机、导弹和无人机而言,错误还会迅速放大,影响威胁评估、武器分配与拦截窗口。因此,精密授时不是雷达之外的附属服务,而是传感器网络的隐形基础设施。
传统方案通常从GPS等GNSS获得统一时间。卫星信号覆盖广、精度高、成本低,却从遥远太空以微弱功率抵达地面。在电子战环境中,它可能被压制干扰,也可能遭遇欺骗:攻击者发射伪造信号,引导接收机接受一个逐渐偏离真实时间的“假时钟”。网络设备仍在工作,却可能在错误时间基准上共同作出错误判断。


试验如何模拟卫星授时失灵
此次试验将Aquark的AQlock量子授时技术接入多部部署在不同地点的Giraffe 1X雷达。雷达持续跟踪真实空中目标,各节点使用自己的AQlock作为独立时间源,再将航迹数据汇总。团队随后人为注入受控的时间误差,模拟GNSS被拒止或遭欺骗的场景,观察统一空情图如何变化。
结果显示,在没有GNSS授时的情况下,多部雷达仍能产生单一、连贯的空情图;受到时间扰动时,性能下降符合预期,重新建立同步后能够快速恢复。试验还确认系统可以在具有代表性的GNSS拒止和欺骗条件下继续运行。其价值并非宣称雷达从此完全不怕电子战,而是证明本地高稳时间源可以为网络提供可控的“保持运行”能力。
参与试验的Giraffe 1X是一款轻型三维多任务雷达,可用于短程防空、反无人机和火箭炮弹预警。Saab资料显示,整套系统重量低于150千克,可部署于车辆、拖车、建筑或固定设施,并能每秒刷新整个360度搜索空间。轻量雷达便于分散部署,也使多节点之间的可靠同步更加重要。


AQlock如何把冷原子变成时间基准
“量子定时”听起来像一台量子计算机,实际原理更接近高性能原子钟。Aquark用激光把原子冷却到接近绝对零度,使原子的热运动显著减弱,再利用稳定的原子跃迁频率校准常规振荡器。原子提供长期稳定的天然频率基准,振荡器则输出系统可以直接使用的连续时间信号。
Aquark的关键技术名为“supermolasses”冷原子阱。传统冷原子装置通常需要磁场线圈等部件,而该方案声称无需外加磁场便能冷却和俘获原子,从而减少约三分之一的组件,降低体积、重量、功耗和成本。这也是AQlock能够从实验台走向舰船与雷达现场的重要原因。
2024年,Aquark的微型冷原子系统已在皇家海军HMS Pursuer巡逻艇上接受测试;2025年,AQlock又在HMS Puncher航行期间连续运行,验证其在海上振动和复杂环境中的稳定性。此次雷达试验是在前两次工程验证基础上迈出的下一步:冷原子钟不再只是“能够在野外工作”,而是开始为具体作战系统提供时间。
Aquark由Andrei Dragomir和Alexander Jantzen等人创立,曾获得北约创新基金领投的500万欧元种子融资,并获英国创新署资金支持AQlock研发。英国政府也把自主、韧性的定位导航授时能力视为国家安全议题,希望降低关键基础设施对卫星信号的单点依赖。


这不是量子雷达
需要特别澄清的是,本次“量子定时雷达试验”并不是让雷达发射纠缠光子,也不是利用量子照明直接发现隐身目标。承担目标探测任务的仍是Saab Giraffe 1X常规有源相控阵雷达;量子技术进入的是授时链路,用冷原子钟帮助不同雷达在卫星信号不可用时维持共同时间尺度。
这种路径的现实意义恰恰在于它不必等待成熟量子计算机。量子钟可以作为现有传感器、通信网和数据中心的基础组件,与经典设备协同工作。对军用系统而言,它有望延长GNSS失效后的自主运行时间;对电信、电网、金融交易等民用领域,稳定时间同样关系到网络同步、故障定位和数据一致性。
不过,Saab公布的是一次成功演示,而不是大规模部署完成。原子钟仍会漂移,只是比常规本地时钟慢得多;系统能够独立维持多久,取决于具体稳定度、环境、校准方法和任务精度要求。设备成本、维护复杂度、磁场与温度敏感性,以及各节点如何安全分发和校验时间,也需要在长期试验中回答。


结语
这次试验揭示了现代战争中一个关键事实:传感器越多,时间就越重要。
分布式雷达并不是把几台设备简单连接起来,只有当它们对“现在”达成足够精确的共识,独立观测才能合成为可信的战场图景。GNSS曾以极低成本提供这种共识,但日益激烈的干扰与欺骗正在迫使系统寻找备用时间源。
Saab、Aquark和英国皇家海军的工作,为量子技术提供了一个落地场景:不是制造神奇探测器,而是守住雷达网络共同的时钟。它距离成为标准装备仍需更多验证,但从舰上连续运行到支撑真实目标跟踪,冷原子钟已经从实验室精密仪器逐步变成可嵌入防务系统的工程部件。未来战场争夺的或许不仅是频谱和空间,也包括对每一微秒的控制权。
[1]https://www.aquarktechnologies.com/technology
[2]https://www.saab.com/markets/united-kingdom/stories/saab-completes-world-first-quantum-timing-radar-trial





