Sandia Labs уменьшает квантовую навигацию до размеров чипа; прорыв в позиционировании без GPS

Исследователи из Национальных лабораторий Сандии создали миниатюрные оптические чипы, которые могут произвести революцию в технологии квантовой навигации. Эти чипы позволяют создать значительно меньшие квантовые датчики для точного позиционирования без опоры на спутники GPS.

Традиционные датчики движения навигационного класса, размером примерно с грейпфрут, зависят от сигналов GPS. В отличие от них, квантовая навигация использует атомные интерферометры для независимого отслеживания положения и движения. Однако предыдущие квантовые системы требовали оборудования размером с комнату для размещения шести больших атомарных интерферометров.

Прорыв команды Сандиа заключается в создании ультракомпактных оптических чипов, которые питают датчики квантовой навигации. В эти чипы интегрированы фотонные схемы, которые заменяют громоздкие лазерные системы, обычно используемые в атомарных интерферометрах. В результате получился достаточно маленький корпус, чтобы его можно было широко использовать.

Ключевым компонентом этой инновации является модулятор, способный точно контролировать и комбинировать несколько лазерных частот из одного источника. Это устраняет необходимость в установке отдельных лазеров, что еще больше уменьшает размер и сложность.

Помимо миниатюризации, новые чипы отличаются повышенной устойчивостью к вибрациям и ударам, что потенциально позволяет использовать их в сложных условиях, не подходящих для существующих моделей.

Еще одно значительное преимущество - снижение стоимости. В то время как существующие системы квантовой навигации могут быть непомерно дорогими: отдельные лазерные модуляторы стоят более 10 000 долларов, команда Сандиа стремится использовать технологии производства полупроводников для массового производства. Такой подход может значительно снизить стоимость и повысить доступность.

Джонгмин Ли (Jongmin Lee), ученый из Sandia, подчеркнул важность снижения зависимости от GPS, отметив, что сигналы спутников могут быть нарушены или подменены, что представляет опасность для военных операций и автоматизированных транспортных систем.

Потенциальные возможности применения выходят за рамки навигации. Команда изучает возможность использования этих квантовых датчиков для обнаружения тонких гравитационных изменений и составления карты подземных ресурсов и структур.

Это новаторское исследование было представлено на сайте в качестве обложки в журнале Science Advances, подчеркивая его значимость для квантовых технологий и навигации.