U značajnom napretku kvantne senzorske tehnologije, istraživači sa Sveučilišta Colorado Boulder uspješno su stvorili uređaj koji može istovremeno mjeriti ubrzanje u tri dimenzije koristeći ultrahladne atome—nešto što su mnogi znanstvenici prije smatrali nemogućim.
Istraživački tim, koji predvode doktorandica Kendall Mehling, postdoktorandica Catie LeDesma i JILA profesor Murray Holland, objavio je svoja otkrića ovog mjeseca u časopisu Science Advances. Njihov rad predstavlja veliki korak naprijed u razvoju kvantne navigacijske tehnologije.
Uređaj funkcionira tako da hladi atome rubidija na temperature svega nekoliko milijardinki stupnja iznad apsolutne nule, stvarajući kvantno stanje poznato kao Bose-Einsteinov kondenzat. U tom stanju, atomi formiraju koherentne valove tvari kojima se može izuzetno precizno manipulirati. Pomoću šest lasera tankih poput ljudske dlake, tim učvršćuje atome na mjestu, a zatim ih dijeli u kvantne superpozicije u kojima svaki atom istovremeno postoji na dva mjesta.
Umjetna inteligencija igra ključnu ulogu u radu sustava. Istraživači su koristili algoritme strojnog učenja za upravljanje složenim procesom podešavanja lasera radi manipulacije atomima. "Umjetna inteligencija planira slijed prilagodbi lasera, čime pojednostavljuje proces koji bi inače bio nevjerojatno složen i dugotrajan", objašnjava profesor Holland.
Iako današnji GPS sustavi i elektronički akcelerometri dominiraju navigacijom, oni s vremenom pate od mehaničkog trošenja i osjetljivosti na okolišne uvjete. Atomi, za razliku od toga, ne stare niti degradiraju, što omogućuje dugoročnu stabilnost i otpornost. Ovaj kvantni uređaj mogao bi u budućnosti omogućiti navigaciju u okruženjima gdje GPS signali nisu dostupni, poput podmorja, podzemlja ili svemira.
Tehnologija je izazvala veliko zanimanje, a NASA je timu 2023. godine dodijelila bespovratna sredstva u iznosu od 5,5 milijuna dolara kroz svoj Quantum Pathways Institute za nastavak razvoja senzora. Osim navigacije, uređaj bi mogao revolucionirati geološka istraživanja, testove temeljne fizike i sustave autonomnog upravljanja vozilima. Iako je trenutačno veličine laboratorijske klupe i manje osjetljiv od komercijalnih tehnologija, istraživači su optimistični u pogledu poboljšanja njegove učinkovitosti i smanjenja dimenzija u narednim godinama.