美国初创企业研发量子传感器，摆脱GPS导航依赖

初创企业Dirac Labs正在开展量子传感器实地测试。该公司希望借助这款产品，降低导航业务对GPS及其他卫星导航系统的依赖带来的风险。曾在美国国防高级研究计划局（DARPA）担任项目经理、现任Dirac Labs顾问的Michael Nayak表示，该公司有望在数年内实现大规模量产。

这家总部位于威斯康星州麦迪逊的企业成立于2023年，称其正与美国国防领域头部企业以及农业科技公司开展集成合作。“GPS信号欺骗会带来灾难性后果。”Dirac联合创始人兼CEO Sanket Deshpande在接受采访时表示。他介绍，Dirac的合作方包括国防领域的飞机与航电设备厂商，以及一批开展地下、水下定位业务的国际企业，而这些场景下GPS信号无法生效。“我们正在与少数精选合作伙伴开展合作，验证我们平台的可行性与各类应用场景。”Sanket Deshpande补充道，“完成这一里程碑后，我们将围绕具体应用场景对接客户。”

2026年3月发布的一篇文章提到，北斗、欧洲伽利略以及美国GPS这类导航系统依靠卫星确定用户位置；而量子导航依托量子传感技术，能够以极高精度与灵敏度采集环境数据。GPS干扰设备会发射与GPS卫星同频的干扰信号，屏蔽卫星信号；GPS欺骗设备则发送携带错误位置信息的伪造信号，让GPS接收机误读。空客表示，受地缘局势动荡影响，上述两类干扰手段带来的威胁正持续上升。

Dirac的首席运营官Aishwarya Das介绍，Dirac Labs正在整合公开可获取的数据，绘制地球磁场地图。这份地图可以让Dirac的导航系统摆脱对卫星的依赖。“我们搭建了自有数据融合引擎，整合了70年间美国各地飞行采集的地磁数据。”Aishwarya Das说道，“整套地磁地图会预置到传感器内部。过去几个月AI技术迭代加速，我们可以对模型做量化处理，让模型体积更小、性能更强，能够运行在小型芯片上，整套运算无需上传任何数据至云端。”

金刚石晶圆代工厂

Dirac Labs正与芝加哥地区多家金刚石晶圆厂商合作，在金刚石内部制备氮空位色心，以此作为原子级传感量子比特。该技术方案中，金刚石基底搭配英伟达Jetson Orin Nano模组，实现小型、低功耗的嵌入式计算。Dirac Labs计划后续用FPGA替代英伟达这款芯片。

Sanket Deshpande表示，Dirac Labs的金刚石材料合作方包括芝加哥的Great Lakes Crystal Technologies，以及芝加哥大学衍生企业staC12。Dirac Labs在金刚石基底上层制备光子层，提升光提取效率、增强传感器灵敏度，器件可以在室温下工作，同时保持小巧外形。光子结构集成在塑料注塑模具之中，与金刚石基底封装为5×5厘米的立方体器件。封装内部，激光照射金刚石缺陷产生荧光，再由光电二极管完成信号检测。

该公司计划全面采用标准半导体制造工艺流程。“整套器件未来都将在标准CMOS晶圆厂完成制造。”Sanket Deshpande称，“目前我们还只在高校实验产线做小批量试制。未来目标是对接SkyWater这类晶圆厂。不需要直接做到百万级流片。借助SkyWater这类厂商，我们可以开展小批量多工艺晶圆加工，满足早期客户的小批量需求；后续随着业务扩张，再灵活提升产能。”

Sanket Deshpande提到，过去小型企业很难同时自研半导体硬件与AI模块。“如今依托数据中心带来的算力红利，我们才有能力把全部技术研发收拢在企业内部完成。” 他补充道。

该公司科学顾问、前DARPA项目经理Michael Nayak表示，Dirac Labs距离大规模量产还有一到两年时间。“量子导航传感器真正的难点并不在于量子技术本身，更多在于制造环节。我们清楚它的技术潜力，但把成本真正降下来，只有实际落地之后才能实现，这是典型的流水线量产难题。”

应用场景

Dirac Labs希望依靠这套平台，实现GPS信号失效环境下的导航。“覆盖空中、地下、水下各类场景。”Sanket Deshpande表示。新应用场景包括水下光缆与水下资产防护、海底测绘。他提到，全球超过90% 的海底区域尚未完成测绘。

此前曾多次发生海底光缆断裂事件，持续扰乱全球互联网与通信业务。光缆断裂由船舶船锚以及疑似蓄意破坏行为造成。专用光缆维修船往往需要数周时间定位故障点并开展修复。

Michael Nayak指出，民用飞机、无人机都有机会使用量子传感技术。

行业竞争格局

Sanket Deshpande介绍，量子传感赛道其他企业包括Q‑CTRL，还有谷歌分拆出来的SandboxAQ。“我们的差异化思路是优先解决规模化问题，不去定制化开发传感器，而是走半导体制造路线，以此压低整体成本。” 他表示。

Sanket Deshpande也提到，中国同样在开展量子传感技术研发，“中国是需要高度重视的强劲竞争对手。”