Новый квантовый датчик открывает путь для навигации без использования GPS

Исследовательская группа представила результаты своего исследования и продемонстрировала совершенно новый, высокопроизводительный кремниевый фотонный модулятор, который управляет светом на микрочипе.

Ученый из компании Sandia Джонгмин Ли (Jongmin Lee) заявил: «Используя принципы квантовой механики, эти усовершенствованные датчики обеспечивают непревзойденную точность измерения ускорения и угловой скорости, обеспечивая точную навигацию даже в районах, где GPS недоступен».

В ходе исследования возникли две основные проблемы. Во-первых, атомный интерферометр обычно представляет собой сенсорную систему размером с комнату. Если быть более точным, для квантового инерциального измерительного устройства, или полноценного квантового компаса, потребуется шесть атомных интерферометров. Однако Ли и его группа смогли уменьшить размер и вес устройства, а также требования к питанию.

Новый модулятор служит центральным элементом лазерной системы. Он достаточно прочен, чтобы выдерживать сильные вибрации, и может заменить традиционную лазерную систему, которая обычно имеет размеры холодильника.

Команда Sandia использовала четыре модулятора для изменения частоты одного лазера. Однако модуляторы часто создают боковые полосы или нежелательные эхо-сигналы, с которыми необходимо бороться. С помощью однополосного модулятора Sandia с подавленной несущей эти боковые полосы снижаются на поразительные 47,8 дБ, или почти в 100 000 раз.

Существенным препятствием для внедрения квантовых навигационных систем Во-вторых, является стоимость. Для каждого атомного интерферометра требуется лазерная система, а для каждой лазерной системы требуются модуляторы. Стоимость одного полноразмерного, коммерчески доступного однополосного модулятора составляет более 10 000 долларов США.

Исследователи из SNL сократили затраты, поместив крупные дорогостоящие компоненты в кремниевые фотонные чипы. Ученый из компании Sandia Ашок Кодигала (Ashok Kodigala) заявил: «Мы можем изготовить сотни модуляторов на одной 8-дюймовой пластине и еще больше на 12-дюймовой».

Исследователи изучают возможности применения и за пределами навигации, поскольку технология приближается к полевому внедрению. Они предполагают применение изобретенных оптических компонентов в квантовых компьютерах, оптической связи и лидарах.

Источник: https://circuitdigest.com/news/new-quantum-compass-innovation-promises-a-gps-free-future