Недавние достижения в области квантового зондирования открывают новые горизонты для навигации в условиях, где спутниковые сигналы недоступны. Исследователи из Sandia National Laboratories разработали технологию, которая может значительно уменьшить зависимость от GPS, обеспечивая сверхточные измерения ускорения и угловой скорости.
Технология, которая лежит в основе этой инновации, называется атомной интерферометрией. Ранее такие системы занимали целые комнаты и требовали сложного оборудования, но команда Sandia National Laboratories нашла способ значительно уменьшить размер и стоимость этих устройств, используя кремниевые фотонные микрочипы. Это позволяет создать компактный квантовый компас, который будет не только более доступным, но и более эффективным.
Одним из основных компонентов этой системы является новый высокопроизводительный кремниевый фотонный модулятор. Он управляет светом на микрочипе и способен работать в условиях высокой вибрации, что делает его идеальным для применения в транспортных средствах. В отличие от традиционных лазерных систем, которые занимают много места и требуют значительных энергозатрат, этот модулятор значительно упрощает конструкцию устройства.
Исследования показывают, что в условиях, когда сигналы GPS могут быть подавлены или искажены, точная навигация становится критически важной. Это особенно актуально для военных операций, где радиоэлектронная борьба может нарушить работу спутников. Квантовые датчики, разработанные с использованием принципов квантовой механики, обеспечивают непревзойденную точность измерений, что позволяет проводить навигацию даже в самых сложных условиях.
Кроме того, команда исследует возможности применения этой технологии за пределами навигации. Например, они рассматривают, как квантовое зондирование может помочь в обнаружении подземных ресурсов, таких как полезные ископаемые, путем анализа изменений в гравитационном поле Земли. Также есть потенциал для использования новых оптических компонентов в таких областях, как LIDAR, квантовые вычисления и оптические коммуникации.
Одной из главных проблем, с которыми сталкиваются ученые, является высокая стоимость традиционных лазерных систем и модуляторов. Однако использование кремниевых фотонных чипов позволяет значительно снизить затраты. Это достигается благодаря массовому производству модуляторов на больших пластинах, что делает их доступными для широкого круга пользователей.
Важным аспектом работы команды является сотрудничество между специалистами в области квантовой механики и кремниевой фотоники. Это позволяет объединить знания и опыт для создания более компактных и эффективных решений. Исследователи активно работают над тем, чтобы сделать атомные интерферометры более стабильными и пригодными для использования в полевых условиях.
В рамках своих исследований команда также сотрудничает с различными организациями, включая малый бизнес и академические учреждения, чтобы обеспечить коммерческую жизнеспособность своих разработок. Это сотрудничество направлено на то, чтобы технологии, разработанные в лабораториях, могли быть успешно внедрены в реальную практику.
Работа Sandia National Laboratories в области квантового зондирования представляет собой важный шаг к созданию навигационных систем нового поколения. Эти технологии могут не только изменить подход к навигации в условиях отсутствия GPS, но и открыть новые возможности для применения в других областях, включая безопасность, геологоразведку и телекоммуникации.
