Een vliegtuig voor korte afstanden in het Verenigd Koninkrijk werd onlangs het eerste luchtplatform dat de delicate kwantumtechnologieën testte die een post-GPS-wereld zouden kunnen inluiden – waarin satellietnavigatie (of het nu GPS, BeiDou, Galileo of anderszins) zijn unieke eigenschappen afstaat. plaats als een betrouwbaar navigatiehulpmiddel. De vraag is nu hoe snel het zal duren voordat dit kwantum morgen daadwerkelijk arriveert.
Maar staat deze technologie voor de deur, zoals de voorstanders ervan suggereren? Of de wereld zal moeten wachten tot 2030 of later, zoals sceptici beweren. Wanneer de technologie kan worden opgeschaald, zullen de potentiële civiele toepassingen aanzienlijk zijn.
“De eerste toepassing of zeer waardevolle toepassing zal autonome scheepvaart zijn”, zegt Max Perez, vice-president van strategische initiatieven bij bijvoorbeeld het in Boulder, Colorado gevestigde Infleqtion, en andere industriële omgevingen waar GPS kan worden aangetast. En uiteindelijk zal de grootste toepassing de algemene, persoonlijke autonome voertuigen zijn, zowel op de grond als in de lucht.”
Het grote idee dat Infleqtion en zijn Britse partners testen is of de extreme gevoeligheid die kwantumsensoren kunnen bieden de afweging waard is voor alle dure apparatuur die nodig is om dergelijke technologie te miniaturiseren, zodat deze in een vliegtuig, schip, ruimtevaartuig, enz. kan passen. auto, vrachtwagen of trein.
Bose-Einstein-condensaten omzetten in navigatiehulpmiddelen
De kern van de technologie van Infleqtion is een toestand van materie die Bose-Einstein-condensaat (BEC) wordt genoemd en die extreem gevoelig kan worden gemaakt voor versnelling. En bij afwezigheid van een extern GPS-signaal is een vliegtuig dat elk van zijn rotaties en versnellingen nauwkeurig kan tellen, een vliegtuig dat zijn exacte locatie kan afleiden ten opzichte van zijn laatst bekende positie.
Zoals Perez beschrijft (het bedrijf heeft nog geen document vrijgegeven over zijn nieuwste mijlpaal) neemt het enigszins draagbare BEC-apparaat van Infleqtion 8 tot 10 eenheden ruimte in beslag. (Eén rack vertegenwoordigt een standaard serverrackbreedte van 48,3 centimeter en een standaard serverrackdiepte van 60-100 cm.)
De wetenschappers testten de delicate Bose-Einstein-condensaten in hun instrumenten, die op een dag vatbaar zouden kunnen zijn voor ultragevoelige versnellingsmeters.Qinetiq
In mei vloog het bedrijf met zijn uitrusting met het technologiedemonstratievliegtuig British Aerospace 146 (BAe 146 / Avro RJ100). Binnen het platform straalde een reeks lasers een kleine, onderkoelde wolk van rubidiumatomen af om een enkele kwantumtoestand tussen de atomen tot stand te brengen. Het resultaat van deze koude-atoomval is het creëren van ultragevoelige kwantumomstandigheden onder de hele verzameling atomen, wat dan een wolk van materie is die groot genoeg is om met standaard laboratoriumapparatuur te worden gemanipuleerd.
Door gebruik te maken van de dualiteit van kwantumgolven en deeltjes, waarin materie zich zowel als kleine biljartballen als als golfpakketten gedraagt, kunnen ingenieurs vervolgens lasers en magnetische velden gebruiken om de BEC-wolk in twee of meer coherente materie-golfpakketten te splitsen. Wanneer ze later opnieuw worden gecombineerd, worden de interferentiepatronen van de meervoudige golfpakketten bestudeerd om zelfs de kleinste versnellingen – kleiner dan conventionele versnellingsmeters zouden kunnen meten – naar de positie van de golfpakketten in de driedimensionale ruimte te detecteren.
Dat is tenminste een theoretisch idee.
Condities in de echte wereld
In de praktijk zou elke op BEC gebaseerde versnellingsmeter op zijn minst de gevoeligheid van bestaande, conventionele versnellingsmetertechnologieën moeten evenaren.
“De beste traagheidssystemen ter wereld, gebaseerd op ringlasergyroscopen of glasvezelgyroscopen, kunnen … een zeemijl nauwkeurig blijven voor een missie van een week”, zegt Perez. “Dat is de standaard.”
De apparatuur van Infleqtion leverde slechts een proof-of-principle voor het creëren van een BEC-toestand die kan worden gemanipuleerd in een rubidiumwolk, voegt Perez toe, dus een één-op-één vergelijking voor kwantumversnellingsmetertechnologie is nog niet beschikbaar. Bovendien verwacht hij dat Infleqtion in staat zal zijn om dezelfde nauwkeurigheid van een zeemijl over een maand of langer van de missietijd te behouden – of, omgekeerd, de gevoeligheid gedurende een missie van een week te verhogen tot ongeveer een tiende van een zeemijl.
De potentiële toepassingsruimte voor deze technologie is enorm, zegt Doug Finke, directeur content bij het in New York gevestigde marktonderzoeksbureau Global Quantum Intelligence.
“Kwantumnavigatieapparatuur zou een geweldige toepassing voor kwantumsensortechnologie kunnen worden”, zegt Finke. “Er blijven echter nog veel uitdagingen over om de kosten, omvang en betrouwbaarheid te verlagen. Maar potentieel, als deze technologie een soortgelijk pad volgt als wat er in de computerwereld gebeurde, van grote computers tot iets dat in je broekzak past, zou het alomtegenwoordig kunnen worden en later deze eeuw misschien zelfs GPS kunnen vervangen.”
Het tijdsbestek voor een dergelijke overname blijft een onbeantwoorde vraag. “Dit zal niet meteen gebeuren vanwege de technische uitdagingen die nog moeten worden opgelost”, zegt Finke. “En het kan nog vele jaren duren voordat de technologie volwassen wordt.”
Dana Goward, president van de in Alexandria, Virginia gevestigde Resilient Navigation and Timing Foundation, waagt zich zelfs aan de voorspelling. “Het zal minstens tien tot vijftien jaar duren voordat we iets zien dat praktisch is voor wijdverbreid gebruik”, zegt hij.
Perez zegt dat Infleqtion in 2026 de betrouwbaarheid van zijn daadwerkelijke versnellingsmetertechnologie zal testen – en niet alleen BEC’s tijdens de vlucht zal inzetten, zoals in mei.“Het is eigenlijk een afweging tussen het iets sneller uitbrengen van technologie en iets dat nauwkeuriger is voor de meer veeleisende toepassingen die er vlak achter komen”, zegt Perez.
Uit artikelen op uw website
Gerelateerde artikelen op internet