Uviet (28/2/2023) - Mạng định vị GPS ở khắp mọi nơi: Từ việc cung cấp cho các phi công máy bay, tàu thuyền và vô số phương tiện xác định vị trí theo thời gian thực đến việc đưa bạn từ điểm A đến điểm B, chúng ta sử dụng nó để tìm đường hàng ngày. Hệ thống này hoạt động nhờ đồng hồ nguyên tử, giúp giữ cho mạng vệ tinh đồng bộ tuyệt đối.
Tuy nhiên, tín hiệu GPS có thể bị nhiễu hoặc bị thao túng, đó là lý do tại sao các nhà khoa học đang nghiên cứu các giải pháp thay thế. Một số suy đoán rằng, thay vì dựa vào vệ tinh, các phương tiện trong tương lai có thể sử dụng thiết bị trên tàu để đo gia tốc và chuyển động quay bằng cách chiếu tia laze vào các đám mây khí rubidi nhỏ
Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo một thiết bị nhỏ gọn tại Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia, và nó chứa một đám mây nguyên tử ở điều kiện phù hợp để đo lường điều hướng chính xác.
Trong tương lai, nó có thể trở thành một thành phần quan trọng của các hệ thống định vị thế hệ tiếp theo vì nó là thiết bị đầu tiên nhỏ bé, tiết kiệm năng lượng và đủ tin cậy để có khả năng đưa các cảm biến lượng tử từ phòng thí nghiệm vào sử dụng thương mại.
Trên đường đến hệ thống định vị thế hệ tiếp theo
Mặc dù gia tốc kế nguyên tử và con quay hồi chuyển đã tồn tại ngày nay, nhưng chúng quá lớn và ngốn điện để sử dụng trong hệ thống định vị của máy bay, chẳng hạn, vì chúng cần một hệ thống chân không lớn hoạt động với lượng tiêu thụ điện lớn.
Đây là lúc nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia tạo nên ấn tượng -- họ đã chỉ ra rằng cảm biến lượng tử có thể hoạt động mà không cần hệ thống chân không công suất cao, đồng thời không làm giảm độ tin cậy, theo một nghiên cứu đăng trên tạp chí Khoa học lượng tử AVS .
Để thực hiện điều này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một cặp thiết bị được gọi là getter thay vì máy bơm chân không chạy bằng điện, giúp loại bỏ các phân tử rò rỉ và làm gián đoạn các phép đo. Những getters này, có kích thước bằng một "tẩy bút chì", sử dụng các phản ứng hóa học để ngăn chặn những phân tử xâm nhập và hoạt động mà không cần sử dụng nguồn điện. Ngoài ra, để tiến thêm một bước và ngăn chặn các chất gây ô nhiễm tốt hơn, các nhà nghiên cứu đã chế tạo buồng làm bằng titan và sapphire, đặc biệt hiệu quả trong việc ngăn chặn các loại khí như heli, sử dụng các kỹ thuật chế tạo tinh vi cũng được sử dụng để liên kết các vật liệu tiên tiến cho thành phần vũ khí hạt nhân.
Công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn sơ khai vì sẽ mất một thời gian trước khi nó có thể đạt được tiềm năng tối đa. Tuy nhiên, việc không có bơm ion sẽ hữu ích trong việc tạo ra các cảm biến nguyên tử cực nhỏ, đặc biệt là những cảm biến nhạy cảm với từ trường. Trong những năm tiếp theo, nhóm sẽ giữ kín thiết bị và hoạt động trong khi tiếp tục theo dõi thiết bị. Quy trình này sẽ xác định liệu công nghệ đã sẵn sàng để triển khai hay chưa và trong khi đó, việc đẩy nhanh quá trình sản xuất sẽ là mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học.