El sensor cuántico se probó en el contenedor de envío del barco XV Patrick Blackett. Fuente: Thomas Angus, Imperial College de Londres
Un prototipo de sensor cuántico con aplicaciones potenciales en la navegación no GPS, desarrollado en el Imperial College London, ha sido probado en colaboración con la Royal Navy.
La prueba representa un paso importante para sacar nuevas tecnologías cuánticas del laboratorio y ponerlas en condiciones del mundo real.
Muchos sistemas de navegación modernos 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 está disponible, los obstáculos como los edificios altos pueden bloquear fácilmente las señales de los satélites y también son propensos a interferencias, imitaciones o contradicciones, lo que hace imposible una navegación precisa. Se estima que un día de denegación del servicio satelital le costaría al Reino Unido 1.000 millones de libras esterlinas.
Hay sistemas de navegación independientes 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. Un sensor cuántico puede eliminar esta deriva, mejorando en gran medida la precisión en escalas de tiempo largas.
El equipo del Imperial College de Londres expuesto su primer prototipo de “brújula cuántica” en 2018 y desde entonces han refinado la tecnología hasta el punto en que ahora se puede probar en el campo.
Entornos del mundo real
El último sensor cuántico de Imperial se integró en el Qinetiq NavyPOD, una plataforma intercambiable para la creación rápida de prototipos, antes de dirigirse a Londres a bordo del nuevo buque de investigación de la Royal Navy XV Patrick Blackett.
El experimento es el primer paso hacia la comprensión de la aplicación y explotación de la navegación cuántica, que puede proporcionar importantes beneficios de navegación cuando se opera en áreas libres de satélites.
El Dr. Joseph Cotter, científico principal de sensores cuánticos en el 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 entornos del mundo real donde se necesitan”.
El Comandante Michael Hutchinson, Comandante XV Patrick Blackett, dijo: “Ha sido una oportunidad emocionante e interesante para todos nosotros trabajar con el Imperial College London en este proyecto. Las pruebas han tenido éxito hasta ahora, pero la tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas. Es genial ser parte de la historia de la Royal Navy”.
Un prototipo de tecnología anterior en el laboratorio del Imperial College London. Fuente: Thomas Angus, Imperial College de Londres
El uso 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 una amplia variedad de dispositivos, 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 muy precisas. Cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas, los átomos comienzan a exhibir su naturaleza “cuántica”, lo que resulta en propiedades ondulatorias. A medida que los átomos se mueven a través del sensor, se crea una “regla óptica” usando una serie de pulsos láser. Esto permite la medición precisa de la aceleración de los átomos.
Legado cuántico
Estas nuevas pruebas se basan en el legado de investigación cuántica de Imperial. Imperial creó el Centro de Ingeniería, Ciencia y Tecnología Cuántica (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 cambiar la navegación haciéndola más precisa y segura”.
“Este trabajo representa el último avance en la larga historia de Imperial de investigación líder mundial en ciencia y tecnología cuánticas. Con un profundo conocimiento en ciencia básica, ingeniería y traducción, estamos enfocados en hacer realidad las tecnologías cuánticas, y los beneficios que brindan”.
El barco XV Patrick Blackett también tiene otras conexiones imperiales. El profesor Lord Blackett, 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.