Ерата след GPS: Квантовите технологии откриват нова ера на прецизна навигация

Наскоро в Обединеното кралство се проведоха първите тестове на квантова навигационна система на борда на самолет за къси разстояния, което може да постави началото на „ерата след GPS“.

Квантовите технологии обещават нова ера в навигацията, в която сателитното позициониране ще отстъпи място на по-усъвършенствани методи.

Точният срок, в който квантовите технологии ще станат повсеместни обаче остава под въпрос. Макс Перес, вицепрезидент на Infleqtion заяви, че първото значително приложение ще бъде в автономната навигация. С намаляването на размера на системите те биха могли да се използват и в други области, където GPS сигналите могат да бъдат слаби, включително в автономния добив и други индустриални приложения. В крайна сметка най-мащабното приложение ще бъдат личните автономни превозни средства, както наземни, така и въздушни.

Основата на технологията на Infleqtion е състояние на материята, известно като Бозе-Айнщайнова кондензация (BEC), което е изключително чувствително към ускорения. При липса на външен GPS сигнал въздухоплавателно средство, способно точно да проследява всяко свое завъртане и ускорение може да определи точното си местоположение спрямо последното си известно местоположение.

Според Перес, преносимият BEC модул на Infleqtion заема от 8 до 10 единици пространство в стандартен шкаф.

Една единица в шкаф съответства на широчината на стандартен сървърен шкаф – 48,3 см и на дълбочината на стандартен сървърен шкаф – 60-100 см.

През май компанията тества оборудването си на борда на самолет British Aerospace 146. По време на тестовете лазерите създадоха свръхохладен облак от рубидиеви атоми, установявайки единично квантово състояние между атомите. Това създаде свръхчувствителни квантови условия за цялата група атоми, достатъчно големи, за да бъдат манипулирани с помощта на стандартно лабораторно оборудване.

Използвайки дуалността вълна-частица, инженерите могат да разделят BEC на два или повече кохерентни вълнови пакета на материята. Когато впоследствие се комбинират, интерференчните модели на множество вълнови пакети се изследват, за да се открият дори най-малките ускорения, които традиционните акселерометри не могат да измерят.

На практика всеки акселерометър, базиран на BEC ще трябва поне да съответства на чувствителността на съществуващите традиционни акселерометрични технологии. Перес очаква Infleqtion да може да поддържа точността от една морска миля в продължение на месец или повече или да увеличи чувствителността за седмица до 1/10 от морската миля.

Експерти смятат, че квантовите навигационни устройства могат да бъдат ключово приложение на квантовата сензорна технология. Все още обаче съществуват сериозни пречки пред намаляването на цената, размера и повишаването на надеждността на технологията.

Ако технологията следва пътя на развитието на компютрите – от огромни системи до устройства, които се побират в джоба, тя може да стане повсеместна и дори да замени GPS до края на века.

Дана Хауърд, президент на Фондацията за устойчива навигация и време, предполага, че практическото приложение на технологията за широка аудитория ще се появи едва след 10-15 години.

Руски учени също активно разработват технологии, основани на квантовата физика, които могат да намерят приложение в авиацията. Русия е създала квантови изчислителни машини и квантови комуникации и планира да създаде квантова мрежа и да напредне в областта на квантовите космически комуникации. Това подчертава глобалния интерес и потенциал на квантовите технологии в различни области, включително в авиацията и космоса.