Sukūrė „kvantinę GPS“ – technologiją, kuri ateityje galėtų pakeisti palydovinę navigaciją

Šiandien mechaniniai akcelerometrai yra labai naudingi – bet ne itin patikimi: ilgainiui jie gali sukaupti net kilometrines paklaidas.

Tai nėra problema telefonams, trumpam prarandantiems ryšį su GPS – tačiau tai tampa problema, kai prietaisai ilgesnį laiką būna už ryšio zonos ribų. Tačiau tikslus padėties sekimas akcelerometru būtų labai naudingas povandeniniuose laivuose, kurie po vandeniu patiria GPS signalų iškraipymus.

Tai taip pat galėtų būti patikima atsarginė navigacija laivuose – jei laivas prarastų ryšį su GPS.

„Kvantinis GPS“

Mokslininkai jau seniai kuria kvantinius akcelerometrus, kurie matuoja į bangas panašias materijos savybes – ir galėtų pakeisti GPS sistemas. Šie prietaisai veikia naudodami lazerius, kurie sulėtina ir atvėsina atomų debesis, todėl jie elgiasi kaip šviesos bangos ir judėdami sukuria interferencijos modelius.

Tada lazeriai matuoja, kaip šie atomų raštai keičiasi – kad būtų galima nustatyti prietaiso buvimo vietą erdvėje. Šie prietaisai vadinami atomų interferometrais ir iki šiol buvo gana didelių gabaritų.

Tačiau dabar mokslininkams pavyko pagaminti nedidelius veikiančius prietaisus, kurie yra net trimačiai. Prancūzijos komanda sukūrė tokį įrenginį metalinėje dėžutėje, kuri yra maždaug nešiojamojo kompiuterio ilgio.

Naująjį akcelerometrą sudaro lazeriai, išdėstyti išilgai visų trijų erdvinių ašių, ir kurie gali valdyti rubidžio atomų debesį, įkalintą mažoje stiklinėje dėžutėje bei atšaldytą beveik iki absoliutaus nulio. Šie lazeriai sukuria bangavimą atomų debesyje ir matuoja atsirandančius interferencijos modelius, pagal galima įvertinti judėjimą.

Šis naujas išdėstymas leidžia komandai itin tiksliai valdyti atomus. Tai leidžia atlikti tikslius matavimus. Komandos atlikti bandymai parodė, kad sistema yra 50 kartų patikimesnė už klasikinius jutiklius.

Naudingos taikymo sritys

Vis dėlto artimiausiu metu šio įrankio telefonuose neišvysime – nes jis vis dar per didelis tokio pobūdžio pritaikymams. Tačiau komanda teigia, kad, atlikus keletą patobulinimų, jį būtų galima įrengti laivuose ar povandeniniuose laivuose – kad būtų galima atlikti tiksliąją navigaciją – arba tokius įrenginius galėtų naudoti geologai, ieškantys mineralų telkinių, matuodami nežymius gravitacijos pokyčius.

Prancūzijos komanda nėra vienintelė, siekianti sukurti praktiškesnius akcelerometrus. 2019 m. rugsėjį mokslininkai, naudodami itin laidžią nanomedžiagą grafeną, sukūrė mažiausią pasaulyje akcelerometrą.

Naujasis technologinis pasiekimas, kurį sukūrė Karališkojo Technologijos instituto (KTH, Švedija) mokslininkai, buvo įvardytas kaip potencialus proveržis kūno jutiklių ir navigacijos technologijose, kurios galėtų būti naudojamos mobiliuosiuose įrenginiuose ir kompiuterinių žaidimų sistemose.

KTH Mikrosistemų ir nanosistemų skyriaus tyrėjas Xuge Fan paaiškino, kad sukurti šiuos itin mažus akcelerometrus jam ir jo komandai padėjo grafenas ir jo unikalios savybės.

„Remdamiesi atliktais tyrimais ir palyginimais, galime teigti, kad tai yra mažiausias viešai pristatytas elektromechaninis akselerometras pasaulyje“, – 2019 m. sakė jis.

Naujasis tyrimas buvo paskelbtas išankstinių publikacijų serveryje „arXiv“.

Parengta pagal „Interesting Engineering“.