Новая концепция квантового позиционирования будет использоваться на подводных лодках. GPS бесполезна под водой, поэтому там необходима лучшая система навигации. В настоящее время на подводных лодках используются акселерометры, которые измеряют движение, но такая система не точна, а во время боевых действий, точность имеет решающую важность.
В квантовых акселерометрах, однако, используется лазер для охлаждения атомов до температуры чуть выше абсолютного нуля. Этот лазер также закрывает атомы в вакууме, где второй луч следит за ними, измеряя их колебания, которые происходят, когда на атомы влияют внешняя сила – движения лодки. Эти измерения становятся вычислениями, которые ведут себя как GPS, и они не только определяют местонахождение лодки, но также прокладывают маршрут туда, куда планирует следовать судно.
Ученые надеются протестировать прототип квантового акселерометра на суше в следующем году и внедрить эту технологию на подводные лодки к 2016 году.
На создание сверхчувствительных квантовых акселерометров команду под руководством Нейла Стансфилда вдохновило открытие, удостоенное Нобелевской премии. Выяснилось, что лазеры способны захватывать в ловушку и охлаждать облако атомов, находящихся в вакууме, до долей градуса выше абсолютного нуля. После этого охлаждённые атомы достигают такого квантового состояния, в котором легко реагируют на возмущение внешней силой. Другой лазерный луч применяется для отслеживания этих возмущений, которые затем используются для расчета размера внешней силы.
Команда DSTL хочет использовать эту систему в реальном мире, установив её на подводные лодки, где размер силы возмущений будет соответствовать движению субмарины в море.
Пока прототип квантового акселерометра имеет размер метровой обувной коробки, в которой будут охлаждаться 1.000.000 атомов рубидия. После отработки технологии в плане миниатюризации, к 2015 году планируется создание полноценной трёхосевой системы, состоящих из трёх одинаковых акселерометров, и её наземные испытания.
Существенным недостатком подобной системы является, как это ни странно, именно её сверхчувствительность – квантовый акселерометр не может отличить крошечные гравитационные эффекты от ускорений, вызванных движением судна.
Если подводная лодка проходит возле подводной горы, гравитация которой притягивает её к западу, то система оценивает это как ускорение на восток. Поэтому потребуются очень хорошие гравитационные карты для правильной ориентировки.
Лаборатория DSTL не одинока в достижениях квантовой навигации: разработчики в США, Китае и Австралии преследуют ту же цель.
Квантовое позиционирование примерно в 1 000 раз более точное, чем система GPS, поэтому совершенно очевидно, что люди захотят его также использовать и в машинах, и на мобильных устройствах. Группа исследователей считает, что это все возможно, и что новая технология позволит также разработать квантовые акселерометры маленького размера для массового производства и использования. Возможно, нам действительно понадобилась бы такая система рано или поздно, так как GPS-спутники новее не становятся, и, скорей всего, когда-нибудь вообще перестанут работать.
Квантовое позиционирование точнее GPS: 3 комментария