GPS’siz navigasyon kuantum teknolojisi ile gerçek oluyor

Geleneksel navigasyon sistemleri, gemilerden uçaklara ve araçlara kadar her türlü taşıtın yön bulmasına yardımcı olmak için genellikle GPS sinyallerine ihtiyaç duyuyor. Bu sistemler, greyfurt büyüklüğünde olan hareket sensörleri ile çalışıyor ve bu sensörler sürekli uydu bağlantısına ihtiyaç duyuyor. Ancak yeni bir ‘kuantum pusula’ türü, uyduları tamamen ortadan kaldırmamıza olanak tanıyabilir.

Kuantum teknolojisinin navigasyonda kullanılması aslında yeni bir fikir değil. Atom interferometreleri olarak bilinen sensörler, GPS uydularına ihtiyaç duymadan pozisyon ve hareket takibi yapabiliyor. Fakat, bu sensörlerin gereken hassasiyeti sağlaması için devasa büyüklükte – bir odanın tamamını kaplayacak kadar – olmaları gerekiyordu. Şimdi ise bu durum değişiyor.

Kuantum navigasyona bir adım

Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndan bir ekip, kuantum navigasyon sensörlerini küçük bir paket içinde çalıştırabilen ultra kompakt optik çipler geliştirdi. Bu yenilik, atom interferometreleri için genellikle kullanılan büyük lazer sistemlerini, minyatür entegre fotonik devrelerle değiştirmenin önünü açıyor. Bilim insanları, GPS’e bağımlılığın azaltılmasının önemli olduğunu belirtiyor. Uydu sinyalleri kesilebilir veya taklit edilebilir, bu da askeri operasyonlar veya otomatik taşıma sistemleri için büyük sorunlara yol açabilir.

Kuantum mekaniğinin ilkelerini kullanarak, bu gelişmiş sensörler hızlanma ve açısal hız ölçümünde eşi benzeri görülmemiş bir hassasiyet sunarak GPS erişiminin olmadığı alanlarda bile kesin navigasyon sağlayabilir. Araştırma ekibi tarafından geliştirilen ana parçalarından biri, bir kaynaktan gelen çoklu lazer frekanslarını hassas bir şekilde kontrol edip birleştiren bir modülatör. Bu yenilik, bireysel lazerlerin üst üste konulmasına gerek kalmadan etkili bir sistem sağlıyor. Daha kompakt olmalarının yanı sıra, bu çipler titreşimlere ve şoklara karşı da daha dayanıklı. Bu dayanıklılık, kuantum sensörlerinin günümüz modellerinin zarar göreceği zorlu ortamlarda kullanılmasını mümkün kılabilir.

Maliyet açısından da önemli bir avantaj sunuyorlar. Oda boyutundaki kuantum navigasyon sistemleri hem fiziksel olarak büyük hem de oldukça pahalı. Ancak Sandia ekibi, çipleri yarı iletken üretim yöntemleriyle seri üretimle maliyetleri düşürmeyi hedefliyor. Aktarılanlara göre 8 inçlik silikon levhada yüzlerce modülatör üretmek mümkün.

Bu uygulamalar, yalnızca navigasyon ve GPS yedekleri ile sınırlı kalmayabilir. Ekip, kuantum sensörlerini yer altı kaynaklarını ve yapıları haritalamak için hassas yerçekimi değişimlerini tespit etmek amacıyla kullanmayı da araştırıyor.