2026年8月12日——隶属研究、创新与企业（RIE）半导体旗舰计划的A*STAR量子创新中心（A*STAR Q.InC）的研究人员，开发出一种悬浮式毫米级转子。该转子在驱动关闭后仍持续旋转超过10小时，实现了同类尺寸机械转子中报道的最低能量损耗。

研究团队利用该平台展示了商用级陀螺仪[1]灵敏度，为精密传感技术奠定了基础，这类技术可在GPS不可用的环境中（包括地下或水下）为导航提供支持。

该研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications），提出了解决抗磁悬浮领域长期挑战的方案，并为超灵敏传感技术建立了新平台。

旋转对称性实现创纪录的低能量损耗

能量损耗极低的机械系统能够探测极其微弱的力和运动，因此对精密传感很有价值。虽然悬浮消除了物理接触带来的摩擦，但抗磁悬浮长期以来一直受到涡流阻尼的限制——这是一种消耗能量并使运动减速的机制。

A*STAR Q.InC的研究团队通过利用旋转对称性克服了这一挑战。当转子绕其中心轴旋转时，每次旋转过程中所经历的磁场几乎相同，从而极大地抑制了原本会使转子减速的涡流。因此，转子旋转运动的能量损耗速度比其侧向和垂直运动慢约10万倍。

这使团队实现了3.85微赫兹的耗散率，这是毫米级机械转子中报道的最低值。

A*STAR Q.InC科学家、该研究首席研究员Xianfeng Chen博士表示：“尽管更大的转子能与微弱信号产生更强的相互作用，但要在这种尺寸的转子上实现极低的能量损耗一直是一项挑战。我们的工作克服了这一取舍难题，为推进精密传感以及在更大机械系统中探索量子行为建立了平台。”

持续旋转实现商用级陀螺仪灵敏度

陀螺仪是惯性导航系统的核心组件，即使在GPS信号不可用时也能让运载工具追踪方向变化。然而，陀螺仪的性能在很大程度上取决于其核心旋转元件的稳定性。因此，更稳定的陀螺仪可以帮助运载工具在没有外部信号的情况下实现更长时间的精确定位导航。

通过实时控制和精确施加的静电力，团队将转子加速至每分钟930转。在高真空条件下，转子在驱动关闭后继续旋转了超过10小时。由此产生的稳定性使该平台能够探测低至每秒0.0065度的旋转，灵敏度已达到商用级范围。建模进一步表明，经过进一步开发，该系统有望达到要求更高的导航级范围，潜在应用包括自主水下航行器和其他无GPS运行环境。

在新加坡构建未来传感能力

该平台由A*STAR Q.InC主导开发，在单一系统中融合了四种鲜能同时实现的能力：毫米级被动悬浮、室温运行、高转速以及该尺度下创纪录的低旋转能量损耗。

A*STAR首席量子科学家、A*STAR Q.InC负责人Lam Ping Koy教授表示：“这项工作展示了基础科学的进步如何为新加坡建立具有战略意义的能力。通过汇集A*STAR及新加坡更广泛量子研究生态系统在先进控制、悬浮物理、精密工程和传感领域的专业知识，我们正在为未来能够满足导航及其他领域实际需求的技术奠定基础。”

接下来，团队将提高转子转速、改善其稳定性，并使配套系统更加紧凑。长期目标则是开发一种价格合理、具备商业可行性的传感器平台，用于实际导航应用。