Американские ученые из Национальной лаборатории Сандия в Альбукерке, штат Нью-Мексико, объявили о прорыве в развитии квантовой навигации, способной в перспективе заменить систему GPS. Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances (SciAdv).
Специалисты приблизились к созданию портативного квантового компаса, во много раз уменьшив систему атомной интерферометрии. До недавнего времени эти устройства представляли собой приборы размером с холодильник, а геопозиционирование с их помощью требовало работы шести таких аппаратов.
Атомная интерферометрия использует волновое свойство электронов для точного измерения ускорения, вращения и угловой скорости.
Эти переменные могут помочь пользователям квантовых компасов измерять и отслеживать свое собственное местоположение без использования GPS, который полагается на непрерывную передачу сигналов между устройствами и спутниками.
В отличие от излучаеющего свет лазера, атомный интерферометр испускает луч сверххолодных атомов, а затем использует свет, чтобы манипулировать этим лучом.
Интерферометр измеряет разницу в фазе — совпадают ли пики и впадины волн — между атомами на разных путях. Любое изменение энергии на двух путях, например, когда атом получает энергию от взаимодействия со светом, будет смещать атомы в фазу и из нее. Ученые могут использовать это, чтобы измерить, насколько быстро ускоряются атомы.
Исследователи разработали крошечные модуляторы для настраивания частоты луча, уменьшив интерферометр до размеров обычного микрочипа.
Несмотря на прогресс, портативные квантовые компасы пока не готовы к производству. Ученые все еще работают над миниатюризацией других компонентов и интеграцией их всех в один процессор. Но команда добилась успехов в уменьшении других частей системы и защите хрупкой аппаратуры от вибраций, ударов и радиации.
Ранее исследователи впервые передали квантовые и обычные данные по одному оптоволоконному каналу.