Η κβαντική πυξίδα θα μπορούσε να αντικαταστήσει το GPS

Επιστήμονες στο Imperial College του Λονδίνου δοκιμάζουν κβαντική πυξίδα στο μετρό του Λονδίνου, τεχνολογία που θα μπορούσε ενδεχομένως να αντικαταστήσει ή να λειτουργήσει συμπληρωματικά στο GPS για πλοήγηση σε δύσκολα περιβάλλοντα. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιεί υπερψυγμένα άτομα και κβαντική μηχανική για τη μέτρηση της κίνησης με εξαιρετική ακρίβεια, προσφέροντας μια αυτόνομη εναλλακτική λύση στα συστήματα εντοπισμού θέσης που εξαρτώνται από δορυφόρους.

Στην «καρδιά» της κβαντικής πυξίδας βρίσκεται ένα επιταχυνσιόμετρο που μετρά τις αλλαγές ταχύτητας με την πάροδο του χρόνου με πρωτοφανή ακρίβεια. Αυτή η συσκευή λειτουργεί με το χειρισμό των ατόμων ρουβιδίου σε ένα θάλαμο κενού, ψύχοντάς τα σχεδόν στο απόλυτο μηδέν (-273,15°C) χρησιμοποιώντας ισχυρά λέιζερ. Σε αυτή την εξαιρετικά ψυχρή κατάσταση, τα άτομα παρουσιάζουν κβαντική συμπεριφορά, ενεργώντας τόσο ως σωματίδια όσο και ως κύματα.

Οι κυματικές ιδιότητες αυτών των ατόμων επηρεάζονται από την επιτάχυνση του οχήματος που μεταφέρει τον εξοπλισμό, επιτρέποντας ακριβείς μετρήσεις των αλλαγών θέσης. Συνδυάζοντας αυτές τις πληροφορίες με την αρχική θέση του αντικειμένου, το σύστημα μπορεί να υπολογίσει μελλοντικές θέσεις χωρίς να βασίζεται σε εξωτερικά σήματα.

Αυτόνομη και ανεξάρτητη από εξωτερικά σήματα, η κβαντική πυξίδα προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με την παραδοσιακή τεχνολογία GPS. Δεν επηρεάζεται από παρεμβολές και πλαστογράφηση, εξασφαλίζει αξιόπιστη πλοήγηση σε περιβάλλοντα όπου το GPS είναι αναξιόπιστο ή μη διαθέσιμο, όπως υποβρύχια, σε υπόγεια σημεία ή στο διάστημα. Η υψηλή ακρίβεια της συσκευής είναι ιδανική για εφαρμογές που απαιτούν ασφαλή και ακριβή πλοήγηση, όπως θαλάσσιες επιχειρήσεις, εξερεύνηση σε βάθος και δυνητικά αυτόνομα οχήματα σε αστικές συνθήκες.

Παρά τις πολλά υποσχόμενες δυνατότητές της, η κβαντική πυξίδα αντιμετωπίζει, ωστόσο, πολλές προκλήσεις που περιορίζουν επί του παρόντος την ευρεία υιοθέτησή της. Η τεχνολογία δεν είναι ακόμη κατάλληλη για ενσωμάτωση σε μικρές συσκευές όπως smartphone, καθιστώντας την πιο κατάλληλη για εφαρμογή σε πλοία και υποβρύχια. Η περιβαλλοντική ευαισθησία είναι ένα άλλο εμπόδιο, καθώς η απόδοση του συστήματος σε ελεγχόμενες εργαστηριακές ρυθμίσεις πρέπει να αναπαραχθεί σε μεταβλητές πραγματικές συνθήκες. Επιπλέον, η πολυπλοκότητα και το κόστος του απαιτούμενου εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένων ισχυρών λέιζερ και θαλάμων κενού για τη διατήρηση εξαιρετικά ψυχρών θερμοκρασιών, παρουσιάζουν εμπόδια στην προσβασιμότητα και τη μαζική παραγωγή.

Τα αυτόνομα οχήματα επωφελούνται σημαντικά από την τεχνολογία κβαντικής πυξίδας, δυνητικά φέρνοντας επανάσταση στην πλοήγηση σε αστικά περιβάλλοντα όπου τα σήματα GPS συχνά εμποδίζονται από ψηλά κτίρια. Ο ναυτιλιακός τομέας θα μπορούσε να σημειώσει σημαντική πρόοδο, ιδιαίτερα στην υποβρύχια ναυσιπλοΐα, όπου η ικανότητα της τεχνολογίας να λειτουργεί υποβρύχια χωρίς να βασίζεται σε εξωτερικά σήματα είναι ανεκτίμητη. Στον τομέα της εξερεύνησης του διαστήματος, οι κβαντικές πυξίδες θα μπορούσαν να αποδειχθούν κρίσιμες για αποστολές, παρέχοντας ακριβή εντοπισμό θέσης για διαστημόπλοια που κινούνται πέρα ​​από την τροχιά της Γης, όπου το παραδοσιακό GPS είναι αναποτελεσματικό.