Ο Δρ Τζόζεφ Κότερ, ένας Βρετανός φυσικός, κουβαλάει μαζί του μερικές ασυνήθιστες αποσκευές στα ταξίδια του στο μετρό του Λονδίνου. Αυτά περιλαμβάνουν έναν θάλαμο κενού από ανοξείδωτο χάλυβα, μερικά δισεκατομμύρια άτομα ρουβιδίου και μια σειρά από λέιζερ που χρησιμοποιούνται για την ψύξη του εξοπλισμού του σε θερμοκρασία λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν. Αυτή είναι η βαλίτσα του όταν ταξιδεύει στο μετρό
Αν και οι αποσκευές μπορεί να είναι παράξενες, εξυπηρετούν έναν φιλόδοξο σκοπό. Χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη μιας κβαντικής πυξίδας – ένα εργαλείο που θα εκμεταλλευτεί τη συμπεριφορά της υποατομικής ύλης για να αναπτύξει συσκευές που μπορούν να εντοπίσουν με ακρίβεια τις τοποθεσίες τους, ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται, ανοίγοντας το δρόμο για τη δημιουργία μιας νέας γενιάς αισθητήρων υπόγεια και υποβρύχια.
Οι περίεργες αποσκευές του κβαντικού εντοπισμού
Η ιδέα μιας κβαντικής πυξίδας είναι να παρακάμψει ή να αυξήσει τις τρέχουσες μεθόδους για τον εντοπισμό της θέσης των αεροπλάνων, των αυτοκινήτων και άλλων αντικειμένων. Αυτά βασίζονται συνήθως σε παγκόσμια δορυφορικά συστήματα πλοήγησης (GNSS) – όπως το GPS – τα οποία έχουν καταστεί ζωτικής σημασίας για τις οδικές, θαλάσσιες και αεροπορικές μεταφορές αγαθών και υπηρεσιών. Χρησιμοποιώντας εξωτερικά σήματα, αυτά τα συστήματα μπορούν να καθορίσουν με ακρίβεια τις θέσεις του οχήματος.
Το γεγονός είναι ότι οι συσκευές GNSS είναι ευάλωτες στις καιρικές συνθήκες και τις παρεμβολές, δεν λειτουργούν υποβρύχια ή υπόγεια και τα σήματα τους συχνά μπλοκάρονται από ψηλά κτίρια και άλλα εμπόδια. Ο στόχος του έργου Imperial College – το οποίο υποστηρίχθηκε από το Ταμείο Τεχνολογικής Αποστολής του Ηνωμένου Βασιλείου για την Έρευνα και την Καινοτομία και το Εθνικό Πρόγραμμα του Ηνωμένου Βασιλείου για τις κβαντικές τεχνολογίες – είναι να δημιουργήσει μια συσκευή που όχι μόνο είναι ακριβής στον καθορισμό της θέσης της, αλλά δεν εξαρτώνται από τη λήψη εξωτερικών σημάτων, αλλά από τα κβαντικά χαρακτηριστικά της ύλης.
«Με αυτόν τον τρόπο δεν θα χρειάζεται να ανησυχείτε μήπως χαθούν ή μπλοκαριστούν σήματα από πολυώροφα διαμερίσματα», είπε η Δρ Aisha Kaushik, άλλο μέλος της ομάδας του Imperial Center for Cold Matter. "Θα έχετε περισσότερη εμπιστοσύνη στο να γνωρίζετε πού βρίσκεστε εσείς ή το όχημά σας ανά πάσα στιγμή."
Στην καρδιά της κβαντικής πυξίδας – η οποία θα μπορούσε να είναι έτοιμη για ευρεία χρήση σε λίγα χρόνια – βρίσκεται μια συσκευή γνωστή ως επιταχυνσιόμετρο, που μπορεί να μετρήσει πώς αλλάζει η ταχύτητα ενός αντικειμένου με την πάροδο του χρόνου. Αυτές οι πληροφορίες, σε συνδυασμό με το σημείο εκκίνησης του αντικειμένου, επιτρέπουν τον υπολογισμό των μελλοντικών θέσεων του. Τα κινητά τηλέφωνα και οι φορητοί υπολογιστές διαθέτουν επιταχυνσιόμετρα, αλλά αυτές οι εκδόσεις δεν μπορούν να διατηρήσουν την ακρίβειά τους για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Ωστόσο, η κβαντομηχανική προσφέρει στους επιστήμονες έναν τρόπο να παρέχουν νέα ακρίβεια και ακρίβεια μετρώντας τις ιδιότητες των υπερψυχρά ατόμων. Σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, τα άτομα συμπεριφέρονται με «κβαντικό» τρόπο. Συμπεριφέρονται σαν ύλη και σαν κύματα. «Όταν τα άτομα είναι εξαιρετικά ψυχρά, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την κβαντομηχανική για να περιγράψουμε πώς κινούνται και αυτό μας επιτρέπει να κάνουμε ακριβείς μετρήσεις που μας λένε πώς η συσκευή μας αλλάζει τη θέση της», είπε ο Cotter.
Στις συσκευές – που μεταφέρονταν στα δοκιμαστικά τρένα του υπόγειου σιδηρόδρομου του Λονδίνου και όχι σε υπηρεσίες προαστιακού – το ρουβίδιο εισάγεται στον θάλαμο κενού στην καρδιά του μηχανήματος. Στη συνέχεια χρησιμοποιούνται ισχυρά λέιζερ για την ψύξη αυτών των ατόμων σε ένα κλάσμα ενός βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273,15 C). Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι κυματικές ιδιότητες των ατόμων ρουβιδίου επηρεάζονται από την επιτάχυνση του οχήματος που μεταφέρει τον εξοπλισμό και αυτές οι μικρές αλλαγές μπορούν να μετρηθούν με εξαιρετική ακρίβεια, έτσι ώστε να μπορεί να μετρηθεί η θέση.
Το σύστημα λειτούργησε καλά σε ένα σταθερό εργαστήριο, αλλά πρέπει να δοκιμαστεί σε πιο ακραίες συνθήκες προκειμένου να μετατραπεί σε μια μεταφερόμενη, αυτόνομη συσκευή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε απομακρυσμένες ή πολύπλοκες τοποθεσίες.
Η δοκιμή είναι χρήσιμη για την ομάδα, αλλά είναι επίσης χρήσιμη για το μετρό: η θέση των τούνελ και των τρένων στα τούνελ μετριέται, όχι τέλεια, με εκατοντάδες χιλιόμετρα καλωδίων. Με αυτούς τους τύπους κβαντικών επιταχυνσιόμετρων θα μπορούσε κανείς να γνωρίζει τη θέση με ακρίβεια και χωρίς εξωτερικά σήματα.
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων Οικονομικών Σεναρίων.
Το άρθρο Ένα σύστημα κβαντικού εντοπισμού θέσης που δεν χρησιμοποιεί GPS δοκιμάζεται στο μετρό του Λονδίνου προέρχεται από Οικονομικά Σενάρια .
Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/nella-metropolitana-di-londra-si-testa-un-sistema-di-posizionamento-quantistico-che-non-usa-gps/ στις Tue, 18 Jun 2024 05:15:23 +0000.