Исследование вышло в журнале Science Advances. Ученые из Университета Колорадо в Боулдере создали устройство, способное отслеживать ускорение в трех измерениях с помощью атомного интерферометра, прибора, использующего свойства квантовой материи. Это достижение ранее считалось невозможным.
Команда охладила облако атомов рубидия почти до абсолютного нуля — температуры, при которой материя переходит в особое квантовое состояние, известное как конденсат Бозе-Айнштейна. Такое облако «застывает» в ловушке из лазеров и позволяет исследовать движение с высокой точностью.
В отличие от привычных интерферометров, работающих со светом, этот использует атомы, способные находиться в состоянии суперпозиции — то есть одновременно в двух местах. Сравнивая, как ведут себя такие атомы под воздействием ускорения, ученые получают своеобразный «отпечаток» движения.
Интерферометр сейчас занимает место на лабораторном столе, но команда уже работает над тем, чтобы сделать его достаточно компактным для применения в транспорте. Для настройки лазеров используется машинное обучение, технология искусственного интеллекта, помогающая заранее оптимизировать эксперимент.
Хотя чувствительность пока уступает современным GPS и акселерометрам, система уже доказала свою работоспособность. Атомы, в отличие от пружин и схем, не стареют, а значит, квантовые датчики смогут оставаться точными даже после долгой эксплуатации.
Навигация становится все менее зависящей от хрупких сигналов спутников. Пока физики создают квантовые компасы из облаков атомов, инженеры ищут устойчивые альтернативы GPS в космосе. Ранее Наука Mail рассказала о проекте спутниковой системы, способной заменить уязвимые навигационные сети.