GPS устарел? Квантовое зондирование обещает навигацию невероятной точности

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В современном мире, где геолокация стала неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, сложно представить себе ситуацию, когда привычные GPS-навигаторы перестают функционировать. Однако, зависимость от спутниковой навигации делает нас уязвимыми перед различными факторами, начиная от естественных помех и атмосферных явлений, заканчивая особенностями ландшафта и архитектуры, блокирующими сигнал. В условиях, когда точное позиционирование критически важно — будь то проведение спасательных операций в отдаленных районах, управление беспилотными транспортными средствами в сложных условиях или обеспечение безопасности автономных систем в закрытых помещениях — необходимость в альтернативных, более надежных и независимых системах навигации становится очевидной. Именно здесь на сцену выходит квантовая механика, предлагая принципиально новый подход к определению местоположения, основанный на использовании фундаментальных свойств атомов.

Квантовая навигация, иллюстрация
Квантовая навигация, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Ученые из Национальных лабораторий Сандия (Sandia National Laboratories), признанные лидеры в области квантовых технологий, находятся на переднем крае этой научно-технологической революции. Их многолетние исследования, кульминацией которых стала недавняя публикация в журнале Science Advances, демонстрируют значительный прогресс в разработке миниатюрных, высокоточных квантовых сенсоров, способных измерять ускорение с беспрецедентной точностью. В основе этой технологии лежит принцип атомной интерферометрии, позволяющий использовать атомы в качестве своеобразных «квантовых маятников», чувствительных к малейшим изменениям гравитационного поля и, следовательно, к ускорению объекта. Такой подход открывает путь к созданию «квантового компаса» — навигационной системы, независимой от внешних сигналов и способной обеспечить точное позиционирование даже в условиях, когда GPS-навигация недоступна.

До недавнего времени атомные интерферометры представляли собой сложные и громоздкие установки, занимающие целые лаборатории. Однако, команда Sandia National Laboratories добилась значительных успехов в миниатюризации этой технологии, сделав ее более практичной и пригодной для реального применения. Заменив массивные вакуумные насосы компактными камерами, интегрировав разрозненные оптические компоненты в единое устройство и оптимизировав процессы управления и обработки данных, ученые смогли существенно уменьшить габариты и энергопотребление квантового сенсора, сохранив при этом его высокую точность. Ключевым элементом новой системы стал инновационный кремниевый фотонный модулятор, разработанный в Sandia National Laboratories. Это устройство, управляющее светом на микрочипе, позволяет значительно улучшить качество сигнала, подавляя нежелательные шумы и повышая точность измерений. Благодаря использованию кремниевой фотоники, производство этих модуляторов становится значительно дешевле и масштабируемее, открывая путь к массовому производству квантовых навигационных устройств.

Потенциальные области применения квантовых сенсоров чрезвычайно широки и разнообразны. Их высокая чувствительность к изменениям гравитационного поля открывает возможности для использования в геологоразведке, позволяя обнаруживать подземные полости и залежи полезных ископаемых. Представьте себе возможность точно определять местоположение подземных ресурсов, таких как нефть, газ или минералы, без необходимости проводить дорогостоящие и времезатратные буровые работы. Кроме того, разработанные оптические компоненты могут найти применение в таких областях, как лидарные системы, используемые для создания трехмерных карт местности и навигации автономных транспортных средств, квантовые вычисления, открывающие новые горизонты в области обработки информации, и оптические коммуникации, обеспечивающие высокоскоростную и защищенную передачу данных.


Квантовая навигация, иллюстрация
Квантовая навигация, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Успех проекта Sandia National Laboratories во многом обусловлен тесным сотрудничеством специалистов разных областей — от квантовой физики до микроэлектроники. Объединение усилий ученых и инженеров, работающих в рамках междисциплинарных команд, позволило преодолеть технологические барьеры и приблизить момент появления коммерчески доступных квантовых навигационных систем. Такой синергетический подход, характерный для современной науки, демонстрирует важность интеграции знаний и опыта из различных дисциплин для решения сложных технологических задач.

Хотя квантовая навигация все еще находится на стадии разработки, потенциал этой технологии огромен. В будущем она может не только стать надежной альтернативой GPS в различных ситуациях, но и открыть новые возможности для исследования окружающей среды, развития автономных систем и создания новых технологических платформ. Можно с уверенностью сказать, что квантовая механика уже начинает менять наше представление о навигации, прокладывая путь к более точному, надежному и независимому будущему, где мы сможем ориентироваться в пространстве с абсолютной уверенностью, независимо от внешних условий и ограничений.

5 комментариев

Добавить комментарий

110324268009001755621@google
Вода, водой. Статья ниочем.
1
Ну, человеку, не интересовавшемуся данной темой, хотя бы стало понятно на чём там навигация строится и в каком месте она квантовая.
s
Рекламный трёп, не более.
1
Я не понял, в итоге получится просто супер точный инерционный датчик, что ли? То есть он будет высчитывать текущее положение из данных о стартовом положении и движениях?
62614126@vkontakte
Статью ИИ писал? Одна вода. Причём, судя по начальному абзацу — автор вообще не в теме, как работает GPS-навигация.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Что, если облака Венеры или камни Марса обитаемы? Найден единственный след, который не способна скрыть ни одна форма жизни

Все современные программы поиска жизни в космосе опираются на земной опыт. Космические агентства ищут планеты, которые находятся на комфортном расстоянии от своих звезд, где температура позволяет...

Уборка космоса отменяется: почему «орбитальные мусоровозы» не спасут нас от космического мусора

С декабря 2024 по май 2025 года спутники группировки Starlink выполнили 144 404 маневра уклонения от потенциальных столкновений. Согласно отчетам компании SpaceX для Федеральной комиссии по связи...

Земля сама себя подставила: почему сильнейшую за 20 лет магнитную бурю на 90% создало не Солнце

В середине мая 2024 года на Земле произошла крупнейшая за два десятилетия геомагнитная буря. Серия мощных выбросов плазмы из солнечной короны достигла нашей планеты 10 мая и вызвала...

В детстве вы осознавали мир глубже, чем сегодня: ученые выяснили, куда уходит острота восприятия

В возрасте 5 или 6 лет любое событие окружающего мира вызывает у человека сильный отклик и воспринимается во всех подробностях. Ребенок, который еще не знаком с законами физики и метеорологии,...

Остров Буве: можно пересечь океан и так и не сойти на берег

Экспедицию готовили два года. Двадцать участников, судно с вертолётами, оборудование и бюджет около 750 тысяч долларов. В начале 2018 года команда добралась морем до острова Буве. Оставалось...

На Гавайи завезли непальских фазанов, и они спровоцировали распространение инвазивной банановой маракуйи

В 1962 году на гавайском ранчо Пуу Вааваа выпустили 67 непальских фазанов. Вид планировали разводить в качестве новой дичи для охоты. Однако спустя десятилетия Служба национальных парков США...