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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива MAX17701 - синхронный контроллер заряда для суперконденсатора 16.09.2020 Компания Maxim Integrated выпустила новый контроллер заряда для суперконденсаторов. MAX17701 - это высокоэффективный высоковольтный синхронный понижающий контроллер зарядного устройства для суперконденсаторов, предназначенный для работы в диапазоне входного напряжения от 4,5 до 60 В. Он работает в промышленном диапазоне температур от -40 до 125°C и заряжает суперконденсатор постоянным током с точностью +- 4%. После зарядки суперконденсатора устройство регулирует выходное напряжение холостого хода с точностью +- 1%. Выходное напряжение программируется от 1,25 В до (VDCIN - 4 В). Контроллер зарядного устройства суперконденсатора MAX17701 разработан для устройств, требующих резервного накопителя энергии с возможностью точной зарядки. В нем используется внешний nMOSFET для защиты от короткого замыкания на стороне питания, что позволяет предотвратить разряд суперконденсатора. MAX17701 снабжен функцией таймера безопасности (TMR) для установки максимально допустимого времени зарядки в режиме постоянного тока (CC). Он также содержит компаратор, который можно использовать, например, для обнаружения события перенапряжения на выходе (OVI) и предотвращения перезаряда суперконденсатора. MAX17701 выпускается в 24-контактном корпусе TQFN размером 4 x 4 мм. Ключевые особенности: Набор функций, оптимизированный для зарядки суперконденсаторов: Точность регулирования тока заряда +- 4%; Погрешность измерения зарядного тока (ISMON) +- 6%; Точность регулирования напряжения +- 1%; Программируемый ток заряда в режиме CC (ILIM); Широкий диапазон входного напряжения от 4,5 до 60 В; Регулируемый диапазон выходного напряжения от 1,25 В до (VDCIN - 4 В); Регулируемая частота от 125 кГц до 2,2 МГц с внешней синхронизацией часов (RT / SYNC). Надежная работа в неблагоприятных условиях: Защита от короткого замыкания на входе (GATEN); Функция таймера безопасности (TMR); Защита от перенапряжения на выходе (OVI); Ограничение перегрузки по току для каждого цикла; Программируемый порог EN / UVLO; Мониторинг неисправностей на выходе (FLG); Защита от перегрева; Широкий диапазон рабочих температур окружающей среды от -40°C до 125°C.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026