Ученые испытали на борту корабля квантовый датчик для навигационной системы
Прототип квантового датчика для автономной навигационной системы морских судов без GPS испытали на борту исследовательского корабля Королевского флота XV «Патрик Блэкетт» разработчики датчика из Имперского колледжа Лондона, 26 мая сообщает пресс-служба колледжа.
Успешно проведенные испытания этого устройства означают, что сделан важный шаг к внедрению новых квантовых технологий в практику, заявляют ученые.
В настоящее время многие навигационные системы работают на основе глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS), в том числе GPS, которые используют сигналы вращающихся вокруг Земли спутников.
Такие системы точны, но обладают рядом недостатков. Так, GPS-навигация не везде доступна, блокировать спутниковые сигналы могут, например, высокие здания. Помехи, преднамеренное глушение или имитация сигналов, а также отказы оборудования могут препятствовать точной навигации.
Существуют и автономные бесспутниковые навигационные системы; однако измерения положения оснащенного ими объекта являются аддитивными, имеющими одну изначальную точку отсчета, что приводит к накоплению ошибки измерения. Поэтому все они требуют регулярной калибровки по данным со спутника.
Квантовый датчик, разработанный британскими учеными, может устранить эту проблему за счет значительного повышения точности измерения перемещения.
Первый прототип «квантового компаса» специалисты Имперского колледжа Лондона представили в 2018 году. Выполненные ими с тех пор доработки позволили перейти к испытанию системы в полевых условиях.
Ведущий специалист по квантовому датчику из физического факультета Imperial доктор Джозеф Коттер сказал о проводимом эксперименте: «Доступ к „Патрику Блэкетту“ дает нам уникальную возможность перенести квантовые датчики из лаборатории в реальную среду, где они необходимы».
Командующий кораблем XV «Патрик Блэкетт» коммандер Майкл Хатчинсон, в свою очередь, сказал: «Работа с Имперским колледжем Лондона над этим проектом была захватывающей и интересной возможностью для всех нас. Пока что тестирование прошло хорошо, но технология все еще находится на очень ранней стадии. Здорово быть частью истории Королевского флота».
Квантовый датчик Имперского колледжа представляет собой новый тип акселерометра. Акселерометры, измеряя изменение скорости объекта во времени по всем трем осям, позволяют рассчитать текущее местоположение относительно некой исходной точки начала измерения.
Квантовый акселерометр, в отличие от обычного механического, использует для проведения высокоточных измерений ультрахолодные атомы, которые при сверхнизких температурах проявляют свою «квантовую», волновую природу, позволяющую для измерений использовать квантовую механику.
При прохождении атомов через датчик формируется «оптическая линейка» с использованием серии лазерных импульсов, которая позволяет точно измерить ускорение атомов.
Профессор Питер Хейнс, директор Центра квантовой инженерии, науки и технологий Имперского колледжа, сказал о разработанном ими устройстве: «Квантовый акселерометр — это новаторская технология, стоящая в авангарде квантовых инноваций. Он может изменить навигацию, сделав ее более точной и безопасной».
