Un prototipo de sensor cuántico con aplicaciones potenciales en la navegación sin GPS, desarrollado en el Imperial College London, ha sido probado en colaboración con la Royal Navy. La prueba marca un paso importante para llevar nuevas tecnologías cuánticas fuera del laboratorio a entornos del mundo real.
Muchos sistemas de navegación actuales se basan en sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), como el GPS, que utiliza señales de satélites que orbitan alrededor de la Tierra. Sin embargo, la navegación GPS no siempre es accesible, los obstáculos como los edificios altos pueden bloquear fácilmente las señales del satélite y también son susceptibles de interferencia, imitación o negación, lo que impide una navegación precisa. Se ha estimado que un solo día de denegación del servicio de satélite supondría un coste de 1.000 millones de libras esterlinas para el Reino Unido.
Existen sistemas autónomos de navegación sin satélites; sin embargo, las tecnologías actuales se desvían con el tiempo, lo que significa que pierden precisión a menos que se calibren periódicamente con satélites. El sensor cuántico tiene el potencial de eliminar esta deriva, mejorando significativamente la precisión en escalas de tiempo largas. El equipo del Imperial College London presentó su primer prototipo de ‘brújula cuántica’ en 2018, y desde entonces ha estado refinando la tecnología hasta el punto en que ahora se puede probar en el campo.
Entornos del mundo real
El último sensor cuántico imperial se integró en un Qinetiq NavyPOD, una plataforma de creación rápida de prototipos intercambiable, antes de zarpar hacia Londres a bordo de un nuevo barco de investigación de la Royal Navy, el XV Patrick Blackett. El experimento es el primer paso hacia la comprensión de la aplicación y la explotación de la navegación cuántica, que podría proporcionar importantes ventajas de navegación cuando se opera en áreas denegadas por satélite.
El Dr. Joseph Cotter, científico principal del sensor cuántico del Departamento de Física de Imperial, dijo: “El acceso a Patrick Blackett nos brinda una oportunidad única de sacar los sensores cuánticos del laboratorio y llevarlos a los entornos del mundo real, donde son necesarios”.
El comandante Michael Hutchinson, oficial al mando del XV Patrick Blackett, dijo: “Trabajar con el Imperial College London en este proyecto ha sido una oportunidad emocionante e interesante para todos nosotros. Hasta ahora, las pruebas han ido bien, pero la tecnología aún está en su mejor momento”. primeras etapas. Es genial ser parte de la historia de la Marina Real”.
Explotación de átomos ultrafríos
El sensor cuántico imperial es un nuevo tipo de acelerómetro. Los acelerómetros miden cómo cambia la velocidad de un objeto con el tiempo. Al combinar esta información con las medidas de rotación y la posición inicial del objeto, se puede calcular la ubicación actual.
Los acelerómetros convencionales se utilizan en muchos dispositivos diferentes, como teléfonos móviles y computadoras portátiles. Sin embargo, estos sensores no pueden mantener su precisión durante largos períodos de tiempo sin una referencia externa.
El acelerómetro cuántico utiliza átomos ultrafríos para realizar mediciones de alta precisión. Cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas, los átomos comienzan a mostrar su naturaleza ‘cuántica’, dando como resultado propiedades similares a las ondas. A medida que los átomos se mueven a través del sensor, se forma una “regla óptica” mediante el uso de una serie de pulsos láser. Esto permite medir con precisión la aceleración de los átomos.
Legado cuántico
Estas nuevas pruebas se basan en un legado de investigación cuántica en el Imperial. El Imperial ha formado el Centro de Ingeniería Cuántica, Ciencia y Tecnología (QuEST) para traducir los descubrimientos de la ciencia cuántica en tecnologías cuánticas transformadoras.
El profesor Peter Haynes, director de QuEST en Imperial, dice: “El acelerómetro cuántico es una tecnología pionera a la vanguardia de la innovación cuántica. Tiene el potencial de transformar la navegación haciéndola más precisa y segura”.
“Este trabajo representa el último avance en la larga trayectoria de Imperial de investigación líder mundial en ciencia y tecnología cuánticas. Con una profunda experiencia en ciencia básica, ingeniería y traducción, estamos enfocados en hacer realidad las tecnologías cuánticas y los beneficios que conllevan”.
El barco XV Patrick Blackett también tiene otra conexión imperial. El profesor Lord Blackett, ganador del Premio Nobel de 1948, fue director del Departamento de Física del Imperial College de 1953 a 1963 y el edificio principal del campus de South Kensington todavía lleva su nombre.
Fuente: Tech Xplore.
