量子科技中心_量科网

现代导航系统高度依赖全球导航卫星系统（GNSS），但其微弱的星载信号易受干扰、欺骗及视线遮挡影响。作为一种替代方案，地球磁场蕴含位置信息，已被证实对许多动物的认知与导航行为至关重要。然而，将地磁场实际应用于地理定位的关键在于超灵敏磁力计。该研究探索了如何利用量子磁传感实现这一目标：理论推导了氮空位（NV）中心量子传感估计误差的克拉美-罗下界（CRLB），并证实其相对于经典磁力计的量子优势；进一步采用分布式量子传感协议使CRLB达到饱和。基于估计磁场值与地磁地图，该工作将地理定位建模为地图匹配问题，提出在梯度空间（局部场导数）与角点空间（原始场样本）中实施由粗到精的马氏距离搜索。通过在美国和加拿大四个城市的仿真实验表明：在高梯度区域，梯度空间马氏搜索可实现亚公里级中值定位误差；而在磁场平缓区，角点空间搜索精度更优且运行时缩短4-8倍。