Quantum Positionierung wäre ein radikal neues Sub-Navigationssystem

Uns Selbstverständlichkeit GPS so viel auf dem Land, dass es einfach zu vergessen, wo GPS funktioniert nicht – wie tief unter Wasser, wo nur seltsame Meeresbewohner und u-Boote zu durchstreifen. Geben Sie die bizarre neue Welt der Quanten Positionierung, wo unterkühlter Atome die Zukunft der Navigation sein könnte.

Der britischen Defence Science und Technology Laboratory (DSTL) ist führend in Quantum Positionierung als Reporter Paul Mark in einem kürzlich erschienenen Artikel für New Scientistdiskutiert. U-Boot-Navigation heute noch stützt sich auf Beschleunigungssensoren, welche Datensätze ein Sub Bewegungen aus einer letzten bekannten Position. Je länger durchstreift das u-Boot ohne Belag für ein GPS-Gerät "Fix" auf seiner Position, die weniger genau den Pfad gezeichnet durch seine Beschleunigungssensoren.

Ein Tag ohne einen GPS-Fix kann ein u-Boot einen Kilometer vom Kurs nehmen. Im Gegensatz dazu konnte Quantum Beschleunigungssensoren tausendmal genauer mit einem Fehler von nur einem Meter sein. New Scientist erläutert, wie solch ein Beschleunigungssensor funktionieren könnte.

Erstelle ich die Schaltwandler Quantum Beschleunigungsmesser, [DSTL] Team wurde inspiriert von der Nobel-Preisträger Entdeckung, dass Laser können auffangen und eine Wolke von Atomen in einem Vakuum auf einen Bruchteil von einem Grad über dem absoluten Nullpunkt platziert abkühlen. Sobald gekühlt, die Atome erreichen einen Quantenzustand, der leicht durch eine äußere Kraft – gestört ist und ein weiterer Laserstrahl kann dann verwendet werden, um sie zu verfolgen. Das sieht sich für Änderungen verursacht durch eine Störung, die dann verwendet werden, um die Größe der äußeren Kraft berechnen.

Das DSTL-Team möchte dieses Set-up, verwendbar in der realen Umgebung eines u-Bootes, wo würde die Größe der Kraft auf die Bewegungen entsprechen, als das u-Boot im Meer herum schwingt.

Gerade jetzt hat DSTL nur ein Prototyp, ein "1 Meter langen Schuhschachtel" die Datensätze einer Bewegungsachse nächstes Jahr getestet werden. Sie benötigen mehr Laser und mehr unterkühlter Atome Rubidium in allen drei Dimensionen zu navigieren.

Die ultimative Herausforderung mit Quantum Positionierung kann jedoch seine vorzügliche Empfindlichkeit. Selbst kleinste Mengen von Schwerkraft könnte verwirren den Beschleunigungsmesser, "Wenn das u-Boot ein Unterwasserberg, deren Schwerkraft es das fühlt sich genau wie eine Beschleunigung im Osten zieht, im Westen, verläuft", sagt Edward Hinds in der Mitte für kalte Materie am Imperial College London erzählte New Scientist."

Noch, wenn wir herausfinden, Quantum Positionierung zu tun, es muss nicht nur das Wasser – es könnte sein, eine zusätzliche Sicherung in Autos, Flugzeuge und sogar Handys, wenn GPS-Signale blockiert werden. Es war nicht so lange her, dass Signale aus dem Weltraum empfangen wie eine ausgefallene Art der Navigation vorgekommen sein könnte – warum nicht unterkühlten Atome? [New Scientist]

Bild oben: Iurii/Shutterstock