Задава се квантова алтернатива на GPS

Дейв Хау от Националния институт по стандарти и технологии (NIST) в Мериленд, САЩ, настройва атомния магнитометър (снимка: Burrus/NIST)

Нова система за „квантово радио” може да се окаже удачна алтернатива на GPS на места, където сателитната навигационна система не работи надеждно. В момента технологията се разработва от изследователи в Националния институт по стандарти и технологии (NIST) в Мериленд, САЩ. Системата използва квантовите свойства на специализирани сензори за магнитно поле с цел предаване и приемане на сигнали.

Електромагнитните полета, генерирани от променливите токове, често се използват в безжичните комуникационни системи като GPS. Тези сигнали обаче биват отслабени от наличието на материали като метал, бетон, почва и вода. Това прави комуникацията трудна в солидно застроена или подводна среда например. Така наречената атенюация може да бъде намалена, ако се използват по-ниски честоти – но това става за сметка на честотната лента и чувствителността, което означава, че не могат да се предават достатъчно данни.

Най-добрата чувствителност за магнитно поле се постига при използване на квантови сензори. Повишената чувствителност по принцип води до по-дълъг обхват на комуникациите, а квантовият подход предлага възможност и за високоскоростни комуникации – например с мобилни телефони, според изследователите.

Екипът е изградил своето квантово радио с помощта на специализирани атомни магнитометри. Тези устройства обикновено се използват за измерване на естествено срещащи се магнитни полета. Те обаче могат да се използват и за улавяне на изкуствено генерирани полета – такива като цифровите комуникационни сигнали.

Постояннотоковият магнитометър, разработен от учените, използва поляризирана светлина, за да наблюдава промените във въртеливото състояние (спин) на рубидиевите атоми, предизвикано от колебанията в предаването магнитно поле. По този начин в детектора се индуцира променлив ток, което позволява „разчитане” на ясни комуникационни сигнали. Детекторът трябва да може да приема сигнали далеч по-слаби от шума на фоновото магнитно поле и дори при много ниски честоти – под 1 kHz.

„Атомите предлагат много бърз отговор плюс много висока чувствителност”, обяснява Дейв Хау от Националния институт по стандарти и технологии, цитиран от Physics World. „Класическите комуникации залагат на компромис между честотната лента и чувствителността. Сега обаче можем да получим и двете чрез квантовите сензори”, смяна ученият.