Квантов лидар: нова технология за разпознаване, която ще издигне автономните превозни средства на ново ниво

Индустрията на автономните автомобили непрекъснато се развива, като се въвеждат нови модерни технологии за подобряване на безопасността и ефективността. Сред тези технологични постижения квантовата област има потенциала да играе централна роля в това подобрение. По-специално, квантовият лидар, базиран на принципи, свързани с квантовото поведение на светлината, разкрива нови перспективи за оптимизиране на системите за разпознаване, използвани в автономните превозни средства.

Обикновеният лидар, който осигурява разширено разпознаване, играе решаваща роля за осигуряване безопасността на пътниците и участниците в движението. Тази система създава карта с околната среда на превозното средство, като осигурява много точно представяне. В комбинация с други сензори в автономния автомобил тя позволява определяне в реално време на позицията и ориентацията на автомобила спрямо заобикалящата го среда. Лидарът също така помага за разпознаване на пътните ленти и откриване на пътната маркировка. Благодарение на всички тези функции той може да открива препятствията и да дава възможност за тяхното своевременно избягване.

Но въпреки неоспоримата си ефективност тази технология има своите ограничения, особено когато става въпрос за смущенията и интереренциите от околната светлина. Сложността се увеличава в условия на ярка светлина, особено когато светлината, отразена от други превозни средства, се намесва в работата на системата. Тук на помощ идва квантовият лидар.

Намаляване на светлинните смущения

Вместо традиционните лазери квантовият лидар използва квантовите свойства на светлината с помощта на заплетени фотони. Те се генерират от специален източник (напр. нелинеен кристал) и се изпращат като лазерни импулси. Когато фотоните са заплетени, това означава, че те са тясно свързани. Това квантово състояние дава възможност на лидара да засича и много по-точно да измерва разстоянието до околните обекти. Всъщност този процес включва детектиране с помощта на само един фотон.

Квантовият детектор, използван при тази операция, може да работи с много голяма точност. Той е проектиран да открива и регистрира фотоните, върнати от обекти, с които са взаимодействали лазерните импулси съставени от заплетени фотони.

Благодарение на детектирането с помощта на само един фотон квантовият лидар работи дори в условия на силни светлинни смущения. Според експеримента, проведен от изследователи от университета Хериот-Уат и Единбургския университет, технологията е ефикасна и в условия на слаба осветеност. Благодарение на еднофотонното детектиране изследователите са успели дори да изобразят цели, прикрити от мътна вода и поради това невидими за конвенционалните системи за лидарно изобразяване. Това би могло да оспори ограничението, наложено на автономните превозни средства от ниво 3, на които понастоящем е забранено да се движат самостоятелно през нощта.

Квантовият лидар ще има и по-голяма далечина на детектиране, което ще позволи на автомобила по-рано да открива отдалечените обекти и по-бързо да предвижда пътните ситуации. Това ще бъде полезно за планиране на траекторията и избягване на сблъсъци. Накратко, технологията подобрява способността на автономните автомобили да вземат по-безопасни и по-надеждни решения при шофирането, като по този начин намалява риска от произшествия.