Sandia Labs zmniejsza nawigację kwantową do rozmiaru chipa; przełom w pozycjonowaniu bez GPS

Naukowcy z Sandia National Labs stworzyli zminiaturyzowane chipy optyczne, które mogą zrewolucjonizować technologię nawigacji kwantowej. Chipy te umożliwiają opracowanie znacznie mniejszych czujników kwantowych do precyzyjnego pozycjonowania bez polegania na satelitach GPS.

Tradycyjne nawigacyjne czujniki ruchu, mniej więcej wielkości grejpfruta, zależą od sygnałów GPS. Z kolei nawigacja kwantowa wykorzystuje interferometry atomowe do niezależnego śledzenia pozycji i ruchu. Jednak poprzednie systemy kwantowe wymagały sprzętu wielkości pokoju, aby pomieścić sześć dużych interferometrów atomowych.

Przełomowym osiągnięciem zespołu Sandia jest stworzenie ultrakompaktowych chipów optycznych, które zasilają czujniki nawigacji kwantowej. Układy te integrują obwody fotoniczne w celu zastąpienia nieporęcznych systemów laserowych zwykle stosowanych w interferometrach atomowych. Rezultatem jest pakiet wystarczająco mały, aby można go było szeroko wdrożyć.

Kluczowym elementem tej innowacji jest modulator zdolny do precyzyjnego kontrolowania i łączenia wielu częstotliwości laserowych z jednego źródła. Eliminuje to potrzebę układania pojedynczych laserów, dodatkowo zmniejszając rozmiar i złożoność.

Oprócz miniaturyzacji, nowe chipy oferują zwiększoną wytrzymałość na wibracje i wstrząsy, potencjalnie umożliwiając wdrożenie w trudnych środowiskach nieodpowiednich dla obecnych modeli.

Kolejną istotną zaletą jest redukcja kosztów. Podczas gdy istniejące systemy nawigacji kwantowej mogą być zaporowo drogie, a poszczególne modulatory laserowe kosztują ponad 10 000 USD, zespół Sandia zamierza wykorzystać techniki produkcji półprzewodników do masowej produkcji. Takie podejście może radykalnie obniżyć koszty i zwiększyć dostępność.

Jongmin Lee, naukowiec z Sandia, podkreślił znaczenie zmniejszenia zależności od GPS, zauważając, że sygnały satelitarne mogą być zakłócane lub fałszowane, stwarzając ryzyko dla operacji wojskowych i zautomatyzowanych systemów transportowych.

Potencjalne zastosowania wykraczają poza nawigację. Zespół bada wykorzystanie tych czujników kwantowych do wykrywania subtelnych zmian grawitacyjnych oraz mapowania podziemnych zasobów i struktur.

Te przełomowe badania zostały opublikowane na stronie jako temat okładkowy w czasopiśmie Science Advances, podkreślając jego znaczenie w technologii kwantowej i nawigacji.