Londra testează „busola cuantică” în metrou: Cum ar putea înlocui GPS-ul

Londra găzduiește teste pentru o „busolă cuantică” revoluționară care ar putea înlocui GPS-ul. Ea oferă precizie în locații unde semnalele satelit sunt deseori blocate, precum sub pământ și sub apă.

Echipamente neobișnuite în metroul londonez

Dr. Joseph Cotter de la Imperial College London transportă echipamente neobișnuite în metroul londonez: o cameră de vid din oțel inoxidabil, câteva miliarde de atomi de rubidiu și o serie de lasere care răcesc echipamentul la o temperatură apropiată de zero absolut. Aceste echipamente sunt folosite pentru a dezvolta o busolă cuantică – un instrument ce exploatează comportamentul materiei subatomice pentru a crea dispozitive capabile să determine cu precizie locațiile lor, indiferent unde sunt plasate.

Cotter și echipa sa de la Centre for Cold Matter au descoperit că metroul londonez este locul ideal pentru testarea acestor echipamente.

„Dezvoltăm noi senzori foarte preciși folosind mecanica cuantică, iar aceștia promit mult în laborator”, a declarat Cotter pentru The Observer.

„Însă, sunt mai puțin preciși în condiții reale. De aceea ducem echipamentele în metroul londonez, pentru a le perfecționa și a le face să funcționeze în viața reală”.

Ideea unei busole cuantice este de a înlocui sau completa metodele actuale de localizare a avioanelor, mașinilor și altor obiecte, care se bazează pe sistemele globale de navigație prin satelit (GNSS) – cum ar fi GPS-ul. Aceste sisteme sunt esențiale pentru transportul de bunuri și servicii pe drum, pe mare și în aer, dar sunt vulnerabile la vreme rea, bruiaj și nu funcționează sub apă sau sub pământ, iar semnalele lor sunt adesea blocate de clădiri înalte și alte obstrucții.

Inovația care ar putea înlocui GPS-ul

Proiectul Imperial College, susținut de Technology Missions Fund și UK National Quantum Technologies Programme, vizează crearea unui dispozitiv care nu numai că fixează precis poziția sa, dar nu depinde de semnale externe.

„Atunci nu va mai trebui să vă faceți griji că semnalele se pierd sau sunt blocate de clădiri înalte”, a explicat Dr. Aisha Kaushik, membră a echipei de la Imperial Centre for Cold Matter.

„Veți avea mai multă încredere în localizarea dumneavoastră sau a vehiculului la un moment dat”.

La baza busolei cuantice se află un dispozitiv cunoscut sub numele de accelerometru, care poate măsura cum se schimbă viteza unui obiect în timp. Această informație, combinată cu punctul de plecare al acelui obiect, permite calcularea pozițiilor sale viitoare. Deși telefoanele mobile și laptopurile dețin accelerometre, acestea nu pot menține precizia pe perioade lungi de timp.

Cu ajutorul mecanicii cuantice, oamenii de știință pot obține o nouă precizie și acuratețe măsurând proprietățile atomilor super-răciți. La temperaturi extrem de scăzute, atomii se comportă într-un mod „cuantic”, acționând ca materie și unde.

„Când atomii sunt ultra-reci, putem folosi mecanica cuantică pentru a descrie cum se mișcă, ceea ce ne permite să facem măsurători precise care ne spun cum își schimbă dispozitivul poziția”, a spus Cotter.

În aceste dispozitive, rubidiul este introdus în camera de vid aflată în centrul mașinii. Lasere puternice răcesc acești atomi la o fracțiune de grad peste zero absolut (−273,15C). În aceste condiții, proprietățile de undă ale atomilor de rubidiu sunt afectate de accelerația vehiculului care transportă echipamentul, iar aceste schimbări minuscule pot fi măsurate cu precizie.

Sistemul a demonstrat că funcționează bine într-un laborator stabil, dar trebuie testat în condiții mai extreme pentru a deveni un dispozitiv transportabil, autonom, care să poată fi utilizat în locații izolate sau complexe, a adăugat Cotter. Tunerile trenurilor sunt ideale pentru această sarcină, iar London Underground ar putea beneficia de noii senzori cuantici, eliminând necesitatea sutelor de kilometri de cabluri instalate pentru a urmări locația celor 540 de trenuri care se deplasează sub capitală în orele de vârf.