США створили квантовий навігаційний сенсор що працює без GPS

Американські вчені з Національної лабораторії San­dia розробили квантовий навігаційний сенсор, здатний визначати місцеположення без жодного супутникового сигналу. Пристрій споживає лише 5 міліват потужності — приблизно в 2000 разів менше, ніж звичайна світлодіодна лампа.

Сучасна навігація критично залежить від супутників: їх використовують смартфони, літаки, кораблі та військова техніка. Проте GPS-сигнали можна глушити або підробляти за допомогою радіоперешкод, що становить серйозну загрозу для критичної інфраструктури та армії.

Квантова навігація не потребує зовнішніх сигналів і теоретично забезпечує високу точність. Команда San­dia обрала підхід керованої атомної інтерферометрії: атоми рухаються всередині надтонких оптичних волокон, а світло всередині такого волокна утримує та контролює їх — подібно до того, як кулька котиться у вузькій трубці.

Ключовим елементом розробки стали оптичні нановолокна діаметром лише 420 нанометрів — приблизно в 200 разів тонше за людську волосину. Вони дозволяють лазерному випромінюванню постійно відстежувати рух атомів цезію, зберігаючи при цьому компактність усієї системи.

Головним технічним викликом виявився перегрів: лазери виділяють тепло, а мініатюрні компоненти у вакуумі погано його відводять. Інженери вирішили проблему за допомогою крихітних кремнієвих опор, які одночасно фіксують хвилевід і слугують тепловідводами.

Експерименти підтвердили: атоми цезію вдається утримувати при 5 міліватах оптичної потужності, а вимірювання їхнього квантового стану потребує менше одного мікровата. Наступний крок — інтеграція всіх компонентів на єдиному чипі для створення компактної інерціальної навігаційної платформи, що працюватиме навіть за повного придушення GPS-сигналу.