Современная навигация сильно зависит от спутниковых систем, сигналы которых можно заглушить или подменить. Одной из возможных альтернатив считаются квантовые инерциальные датчики, способные определять движение и положение объекта независимо от внешнего радиосигнала.
Разработка американских ученых основана на атомной интерферометрии. Вместо свободного движения сверххолодных атомов внутри вакуумной камеры исследователи направляют их вдоль чрезвычайно тонкой оптической структуры, позволяющей постоянно контролировать частицы с помощью лазеров.
Одной из главных проблем оставалось энергопотребление и связанное с ним выделение тепла. Команда использовала оптические волокна толщиной всего 420 нанометров — примерно в 200 раз тоньше человеческого волоса — и разработала систему кремниевых креплений, которые одновременно удерживают волновод и отводят лишнее тепло.
В экспериментах ученым удалось захватывать атомы цезия при оптической мощности всего 5 мВт, а измерять их квантовую когерентность — при мощности менее одного микроватта. Низкое тепловыделение особенно важно для миниатюризации подобных устройств и их работы в вакууме.
Следующим этапом станет объединение волноводов и других компонентов на единой фотонной интегральной схеме. В перспективе массив таких квантовых датчиков сможет работать даже при вибрациях и ударах, что потенциально позволит использовать технологию для автономной навигации автомобилей, самолетов и других аппаратов в местах, где GPS недоступен или заглушен.
