Kvantni kompas je ekstremno smanjen: Uskoro bi mogao da zameni GPS

Foto: Shutterstock/Somchai Wiriyalangkorn

Nauka se približava prelomnom trenutku koji bi mogao radikalno izmeniti način na koji se orijentišemo u svetu. Naime, istraživači su napravili ključan korak u razvoju kvantnih kompasa, uređaja koji bi jednog dana mogli postati alternativa Globalnom sistemu pozicioniranja (GPS). Tim naučnika uspeo je da minijaturizuje laserski sistem, koji je inače veličine frižidera, na dimenzije mikročipa, što predstavlja značajan napredak u ovoj oblasti, piše Live Science.

Kvantni kompasi, za razliku od standardnih kompasa, koriste atomske interferometre kako bi precizno merili ubrzanje, rotaciju i uglovnu brzinu. Ove varijable mogu pomoći korisnicima da prate svoj položaj bez potrebe za GPS-om, koji se oslanja na kontinuiranu komunikaciju između uređaja i satelita. Tradicionalno, ovakvi sistemi zahtevaju šest atomskih interferometara, od kojih je svaki veličine male sobe, što ih čini nepraktičnim za svakodnevnu upotrebu.

Preporučujemo

Istraživački tim predvođen Asokom Kodigalom, stručnjakom za silikonsku fotoniku iz Nacionalne laboratorije Sandia u Albukerkiju, uspeo je da drastično smanji veličinu ključnog laserskog sistema.

- Mislim da je ovo zaista uzbudljivo. Pravimo mnogo napretka u minijaturizaciji za različite primene - izjavio je Kodigala.

Naučnici su iskoristili postojeću tehnologiju fotoničkih integrisanih sklopova, što su minijaturizovani laseri, kako bi napravili male modulatore koji mogu podešavati frekvenciju snopa za različite funkcije. Međutim, ovaj napredak nije bio bez izazova. Modulatori često stvaraju „odjeke“ svetlosti, poznate kao bočne trake, koje moraju biti eliminisane kako bi instrument radio pravilno. Tim je, pažljivo podešavajući radiofrekvencije koje kontrolišu modulatore, uspeo da smanji intenzitet neželjenih bočnih traka za 100.000 puta.

Atomska interferometrija je metoda koja koristi talasnu prirodu elektrona i atoma kako bi precizno merila fizičke veličine. Poput svetlosti, elektroni ponekad deluju kao talasi. Interferometar meri razliku u fazi između talasa koji putuju različitim putanjama. Svaka promena energije, poput one izazvane interakcijom sa svetlošću, može promeniti fazu talasa, što omogućava naučnicima da precizno izmere ubrzanje i druge fizičke parametre.

Uobičajeno, atomski interferometri su veliki, složeni uređaji koji zauzimaju značajan prostor. Zahvaljujući novim istraživanjima, ovaj obiman sistem je značajno smanjen, otvarajući mogućnost za kompaktne i prenosive kvantne kompase.

Iako je napravljen značajan napredak, kvantni kompasi još uvek nisu spremni za masovnu proizvodnju. Naučnici trenutno rade na daljoj minijaturizaciji drugih komponenti kako bi ih sve integrisali na jedan čip. Pored toga, radi se na jačanju osetljivih delova sistema kako bi bili otporniji na vibracije, udare i radijaciju.

Zanimljivo je napomenuti da bi kvantni kompasi mogli imati širok spektar primena. Oni bi mogli biti od ključne važnosti u situacijama gde GPS signali nisu dostupni, poput podzemnih prostora, duboko u urbanim kanjonima ili u zonama sukoba gde GPS signali mogu biti blokirani. Pored navigacije, tehnologija koja se razvija za kvantne kompase mogla bi naći primenu u oblastima kao što su lidar sistemi i kvantno računarstvo.

Minijaturizacija laserskog sistema na mikročip predstavlja važan korak ka stvaranju ručnih kvantnih kompasa. Iako će proći još neko vreme pre nego što ovi uređaji postanu komercijalno dostupni, potencijalne primene kvantnih kompasa u oblastima gde GPS nije dostupan, kao i u naprednim tehnologijama, otvaraju novu eru u oblasti navigacije i detekcije.

(Telegraf Nauka / Live Science)