Kuantum navigasyonu seyahat etme biçimimizi değiştirebilir. Peki nedir ve nasıl çalışır?

Kuantum navigasyonu seyahat etme biçimimizi değiştirebilir. Peki nedir ve nasıl çalışır?

Kuantum teknolojisi artık laboratuvarlarla sınırlı değil; günlük hayatımıza giriyor. Şimdi ise çok daha temel bir şeyi, dünyada gezinme biçimimizi dönüştürmek üzere.

Konum güncellemeleri için asla yüzeye çıkmak zorunda kalmadan okyanusun altında seyahat eden denizaltıları hayal edin. Sinyal kesintilerinden etkilenmeden, sarsılmaz bir hassasiyetle kıtalar arasında uçan uçakları.

Acil müdahale ekipleri, dumanla dolu binalarda veya yeraltı tünellerinde kusursuz bir doğrulukla hareket edebilirken, otonom araçlar yoğun kentsel ortamlarda mükemmel rotalar çizebilir.

Bu senaryolar bilim kurgu gibi gelebilir, ancak hepsi kuantum navigasyonu olarak bilinen yeni bir yaklaşımla mümkün olabilir.

Bu çığır açan teknoloji, bir gün hareketi, keşfi ve bağlantıyı henüz hayal etmeye başladığımız şekillerde yeniden tanımlayacak. Peki, nedir?

Uydu navigasyonu birçok şeyin merkezinde yer alır.

GPS gibi küresel navigasyon uydu sistemleri, modern toplumun derinliklerine yerleşmiştir. Bunları günlük olarak navigasyon, teslimat siparişi ve fotoğraf konumlarını etiketlemek için kullanıyoruz. Ancak etkileri, kolaylığın çok ötesine geçiyor.

Dünya yörüngesindeki uydulardan gelen zamanlama sinyalleri, borsa işlemlerini doğruluyor ve elektrik şebekesinin dengelenmesine yardımcı oluyor. Tarımda ise uydu navigasyonu, otonom traktörlere rehberlik ediyor ve sığırların toplanmasına yardımcı oluyor.

Acil servisler, hızlı müdahale için navigasyon uydu sistemlerine güveniyor ve ihtiyaç sahiplerine ulaşma süresini kısaltıyor.

Faydalarına rağmen, GPS gibi sistemler oldukça savunmasızdır. Uydu sinyalleri karıştırılabilir veya engellenebilir. Bu, aktif savaş, terörizm veya meşru (veya gayri meşru) gizlilik endişelerinden kaynaklanabilir. GPSJAM gibi haritalar, Orta Doğu, Rusya ve Ukrayna çevresindeki bölgeler ve Myanmar gibi gerçek zamanlı parazit noktalarını gösterir.

Uzayın ortamı da sabit değildir. Güneş düzenli olarak dev plazma topları fırlatır ve bu da güneş fırtınaları olarak bildiğimiz şeye neden olur. Bu emisyonlar Dünya'nın manyetik alanına çarparak uyduları ve GPS sinyallerini bozar. Bu etkiler genellikle geçicidir, ancak fırtınanın şiddetine bağlı olarak önemli hasara da neden olabilirler.

Küresel navigasyon uydu sistemlerinde bir kesinti, bir rahatsızlıktan daha fazlası olurdu; en kritik altyapımızı bozardı.

Tahminler, bir GPS kaybının yalnızca Amerika Birleşik Devletleri ekonomisine günde yaklaşık 1 milyar ABD dolarına (1,5 milyar Avustralya doları) mal olacağını ve birbirine bağlı sistemlerde ardışık arızalara yol açacağını gösteriyor.

Kuantum navigasyonu imdada yetişiyor

Bazı ortamlarda, uydulardan gelen navigasyon sinyalleri pek iyi çalışmaz. Örneğin, suya veya yer altı boşluklarına nüfuz etmezler.

Gökdelenlerin olduğu, yapılaşmış bir şehirde Google Haritaları kullanmayı denediyseniz, sorunlarla karşılaşmış olabilirsiniz. Yüksek binalar, doğruluğu düşüren sinyal yansımalarına neden olur ve binaların içinde sinyaller zayıflar veya tamamen kullanılamaz hale gelir.

Kuantum navigasyonunun bir gün devreye girebileceği yer burasıdır.

Kuantum bilimi, bir atomdan daha küçük ölçeklerdeki parçacıkların davranışını açıklar. Parçacıkların aynı anda birden fazla durumda bulunması olan süperpozisyon ve parçacıkların klasik anlayışın ötesinde uzay ve zamanda birbirine bağlanması olan dolanıklık gibi akıl almaz etkileri ortaya koyuyor.

Bu etkiler kırılgandır ve genellikle gözlem altında çöker, bu yüzden günlük hayatta onları fark etmeyiz. Ancak kuantum süreçlerinin kırılganlığı, aynı zamanda onların mükemmel sensörler olarak çalışmasını da sağlar.

Sensör, çevresindeki dünyadaki değişiklikleri algılayan ve bu bilgiyi ölçebileceğimiz veya kullanabileceğimiz bir sinyale dönüştüren bir cihazdır. Yanlarına yaklaştığımızda açılan otomatik kapıları veya dokunuşumuza tepki veren telefon ekranlarını düşünün.

Kuantum sensörleri, kuantum parçacıklarının çevrelerindeki küçük değişikliklere tepki vermesi nedeniyle çok hassastır. Zayıf sinyalleri kaçırabilen normal sensörlerin aksine, kuantum sensörleri zaman, yerçekimi veya manyetik alanlar gibi şeylerdeki en küçük değişiklikleri bile algılamada son derece iyidir.

Hassasiyetleri, çevrelerindeki bir şey değiştiğinde kuantum durumlarının ne kadar kolay değiştiğinden gelir ve bu da nesneleri eskisinden çok daha yüksek bir doğrulukla ölçmemizi sağlar.

Bu hassasiyet, sağlam navigasyon sistemleri için kritik öneme sahiptir.

Ekibimiz, kuantum sensörlerini navigasyon amacıyla Dünya'nın manyetik alanını ölçmek için kullanmanın yeni yollarını araştırıyor. Elmaslardaki kuantum etkilerini kullanarak, Dünya'nın manyetik alanını gerçek zamanlı olarak tespit edebilir ve ölçümleri mevcut manyetik alan haritalarıyla karşılaştırarak GPS gibi uydu navigasyonuna dayanıklı bir alternatif sunabiliriz.

Manyetik sinyaller parazitlerden etkilenmediği ve su altında çalıştığı için, umut vadeden bir yedekleme sistemi sunarlar.

Navigasyonun Geleceği

Navigasyonun geleceği, konum doğruluğunu artırmak (Dünya'nın manyetik ve yerçekimi alanları aracılığıyla), yönelimi iyileştirmek (kuantum jiroskopları aracılığıyla) ve üstün zamanlamayı mümkün kılmak (kompakt atom saatleri ve birbirine bağlı zaman tutma sistemleri aracılığıyla) için kuantum sensörlerini entegre edecektir.

Bu teknolojiler, geleneksel uydu tabanlı navigasyonu tamamlamayı ve bazı durumlarda ona alternatifler sunmayı vaat ediyor.

Ancak, kuantum navigasyonunun potansiyeli açık olsa da, onu pratik bir gerçeklik haline getirmek önemli bir zorluk olmaya devam ediyor. Dünya çapındaki araştırmacılar ve şirketler, akademi, devlet laboratuvarları ve endüstride büyük çabalar devam ederken, bu teknolojileri geliştirmek için çalışıyorlar.

Yeni kurulan şirketler ve köklü oyuncular, kuantum ivmeölçer (hareketi ölçen cihazlar) ve jiroskop prototipleri geliştiriyor, ancak bunların çoğu henüz erken test aşamalarında veya özel uygulamalarda.

Kuantum sensörlerinin boyut ve güç ihtiyaçlarını azaltmak, kontrollü laboratuvar ortamlarının dışında kararlılıklarını artırmak ve mevcut navigasyon sistemlerine entegre etmek gibi temel engeller bulunuyor.

Maliyet de bir diğer engel; günümüzün kuantum cihazları pahalı ve karmaşık, yani yaygın olarak benimsenmeleri henüz yıllar alacak.

Bu zorlukların üstesinden gelinebilirse, kuantum navigasyonu günlük yaşamı incelikli ama derin bir şekilde yeniden şekillendirebilir. Kuantum navigasyonu bir gecede GPS'in yerini almasa da, dünyayı hareket ettiren altyapının önemli bir parçası haline gelebilir.

Kaynak? Tech Xplore