Квантовый компас для навигации без GPS

25.08.2024

Современные системы навигации, такие как GPS, имеют значительные ограничения. Они могут быть заблокированы, подвергаться помехам или оказаться недоступными в определенных условиях. Это особенно критично для автопилотов и других систем, требующих высокой точности и надежности. Одним из возможных решений проблемы может стать использование квантовых технологий. Ученые из США разрабатывают компактные квантовые компасы, которые способны обеспечить точную навигацию без необходимости использования GPS.

Основой квантовой навигации является технология атомной интерферометрии. В этом процессе используется квантовая природа частиц, которые могут проявлять свойства волн. Внутри атомов происходят изменения, такие как сдвиги фаз, которые можно измерить с помощью лазеров. Эти изменения обусловлены воздействием различных сил, таких как гравитация или ускорение, и могут быть зафиксированы с атомарной точностью. В итоге, квантовые измерения позволяют с высокой точностью определять местоположение и движение объекта, что делает такую навигацию потенциально более надежной и точной, чем GPS.

Однако традиционные системы квантовой навигации, основанные на атомных интерферометрах, до сих пор были слишком громоздкими. Для их работы требовалось использование шести таких интерферометров, что делало их размеры значительными. Но исследователи из Сандийских национальных лабораторий смогли разработать новую технологию, которая позволила значительно уменьшить размер устройств. Они создали миниатюрные оптические чипы, заменившие громоздкие лазерные установки на крошечные фотонные интегральные схемы.

Ключевым компонентом в этих новых системах стал модулятор, который может управлять и комбинировать лучи с различными длинами волн, исходящими из одного источника. Это позволило избавиться от необходимости использования нескольких лазеров, так как теперь вся работа выполняется одним лазером при помощи модулятора. Этот подход не только уменьшил размер устройства, но и повысил его устойчивость к вибрациям и ударам, что особенно важно для использования в сложных эксплуатационных условиях.

Кроме того, нововведение привело к значительному снижению стоимости таких систем. Современные лазерные модуляторы стоят более $10 тысяч, что ограничивает их широкое применение. Переход на использование кремниевых пластин с сотнями чипов на 200- и 300-мм подложках позволит значительно удешевить производство и сделать квантовые компасы доступнее.

Потенциал квантовых компасов выходит далеко за пределы навигации. Такие устройства могут быть полезны для картографирования подземных коммуникаций, оптической связи, квантовых вычислений и даже дальномеров. Этот прорыв в технологии открывает новые перспективы для многих областей науки и техники.

Развитие квантовых компасов является важным шагом на пути создания надежных и точных систем навигации, не зависящих от внешних сигналов. Это открывает новые возможности для применения квантовых технологий в самых различных сферах, делая их доступнее и эффективнее.

<< Назад: Одиночество вызывает ночные кошмары 25.08.2024

>> Вперед: Пивоварение в космосе 24.08.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Надежная керамика без обжига 07.03.2017 В Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich) разработали способ делать керамику при комнатной температуре, не требующую обжига, но имеющую свойства обожженной, по принципу естественных геологических процессов. В основе материала - карбонат кальция в форме нанопорошка, к которому потом добавляют немного воды и затем сжимают. Обжиг керамики, будь то плитка, цемент, кирпичи или посуда, требует обжига при температурах, заметно превышающих 1000°C. "Процесс производства основан на естественном геологическом процессе образования камней, - объяснил Андре Стюдар (Andre Studart), профессор ETH Zurich. - Наша работа - первое свидетельство, что керамический объект может быть изготовлен при комнатной температуре за столь короткое время и при сравнительно низком давлении". Осадочные породы формируются из осадков, подвергающихся сжатию в течение миллионов лет. В ходе этого процесса карбонат кальция преобразуется в известняк, с помощью окружающей воды. Но поскольку ученые использовали карбонат кальция с чрезвычайно мелкими частицами, вместо миллионов лет этот процесс занял всего час. Тесты показали, что новый материал может выдерживать нагрузку в десять раз большую, чем бетон, и он такой же жесткий, как бетон и камень. Иными словами, он плохо поддается деформации. На сей момент специалисты произвели образца размером с монетку, с помощью обычного гидравлического пресса. "Задача в том, чтобы обеспечить нужное давление, потому что объекты большего размера требуют соответственно большей давления", - сказал Флориан Буавиль (Florian Bouville), участник группы разработчиков. Теоретически, считают ученые, должно быть возможно производить детали размером с плитку для ванной. Новая технология может быть полезна с точки зрения энергоэффективности, а также производства композитных материалов, например, пластика. Кроме того, она имеет значение в контексте будущего "CO2-нейтрального общества", в том смысле, что карбонат кальция теоретически можно производить, улавливая двуоксись углерода из атмосферы или отработанных газов. В конечном итоге двуокись углерода будет зафиксирована в керамике, вместо того, чтобы влиять на климат.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026