量子定位系统

本文提出一种量子定位系统（QPS），可为用户提供其全部四个时空坐标。用户须携带角锥反射器、一台良好的时钟，并与参考系原点建立双向经典通信信道。四对纠缠光子（双光子）被送入四个干涉仪：其中三个干涉仪用于确定用户的空间位置，另一个干涉仪用于将用户的时钟与参考系中的坐标时间同步。QPS的空间定位部分类似于经典到达时间（TOA）系统，然而，经典TOA系统（如GPS）必须拥有保持坐标时间的同步时钟，因此时钟须具备长期稳定性，而在QPS中仅需光子符合计数器，时钟只需具备短期稳定性。本文考虑了QPS的若干方案：一种为地面系统，另一种为由近地轨道（LEO）卫星组成的天基系统。计算表明，对于天基系统，在忽略大气效应的情况下，地球附近大部分区域的位置精度可优于1 cm量级。QPS可用作定义全球四维参考系的主系统。