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 Космический аметист в умирающей звезде 13.11.2020 На Земле аметисты могут образовываться, когда пузырьки газа в лаве остывают при правильных условиях. В космосе умирающая звезда с массой, подобной Солнцу, способна создать структуру, не уступающую по привлекательности этим прекрасным драгоценным камням. Когда звезды, подобные Солнцу, сжигают свое топливо, они сбрасывают свои внешние слои, и ядро звезды сжимается. Используя рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА, астрономы обнаружили пузырь сверхгорячего газа в центре одной из таких истекающих звезд, планетарной туманности в нашей галактике под названием IC 4593. Расположенная на расстоянии около 7800 световых лет от Земли, IC 4593 - самая далекая планетарная туманность, обнаруженная Чандрой. На этом новом изображении IC 4593 рентгеновские лучи от Чандры в пурпурном цвете напоминают о сходстве с аметистами. Пузырь, обнаруженный Чандрой, - это газ, нагретый до более чем миллиона градусов. Эти высокие температуры, вероятно, были вызваны материалом, который оторвался от сморщенного ядра звезды и врезался в газ, который ранее был выброшен звездой. Это составное изображение также содержит данные о видимом свете, полученные с космического телескопа Хаббл (розовый и зеленый). Розовые области на изображении Хаббла - это перекрытие излучения более холодного газа, состоящего из комбинации азота, кислорода и водорода, тогда как зеленое излучение в основном связано с азотом. IC 4593 - это то, что астрономы называют "планетарной туманностью", что звучит обманчиво, потому что этот класс объектов не имеет ничего общего с планетами. Название было дано около двух веков назад, потому что они выглядели как диск планеты при просмотре в небольшой телескоп. Фактически, планетарная туманность образуется после того, как внутренняя часть звезды с массой примерно с Солнце сжимается, а ее внешние слои расширяются и охлаждаются. Что касается Солнца, его внешние слои могут простираться до орбиты Венеры во время его фазы красного гиганта через несколько миллиардов лет в будущем.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026