Num avanço significativo para a tecnologia de deteção quântica, investigadores da Universidade do Colorado Boulder conseguiram criar um dispositivo capaz de medir aceleração em três dimensões em simultâneo utilizando átomos ultrafrios — algo que muitos cientistas consideravam impossível até agora.
A equipa de investigação, liderada pela estudante de doutoramento Kendall Mehling, pela investigadora pós-doutorada Catie LeDesma e pelo professor Murray Holland do JILA, publicou este mês os seus resultados na revista Science Advances. O trabalho representa um grande passo em frente na tecnologia de navegação quântica.
O dispositivo funciona através do arrefecimento de átomos de rubídio até temperaturas de apenas alguns milmiliardos de grau acima do zero absoluto, criando um estado quântico chamado Condensado de Bose-Einstein. Neste estado, os átomos formam ondas de matéria coerentes que podem ser manipuladas com extrema precisão. Utilizando seis lasers tão finos como um fio de cabelo humano, a equipa fixa estes átomos no lugar, dividindo-os depois em superposições quânticas onde cada átomo existe em dois locais ao mesmo tempo.
A inteligência artificial desempenha um papel crucial no funcionamento do sistema. Os investigadores recorreram a algoritmos de aprendizagem automática para gerir o complexo processo de ajuste dos lasers que manipulam os átomos. "A IA planeia a sequência de ajustes dos lasers necessária, simplificando o que, de outra forma, seria um processo de tentativa e erro impossível de executar", explicou o Professor Holland.
Embora os sistemas de navegação atuais dependam sobretudo de GPS e acelerómetros eletrónicos, estes sofrem de desgaste mecânico e vulnerabilidades ambientais ao longo do tempo. Os átomos, pelo contrário, não envelhecem nem se degradam, oferecendo estabilidade e robustez a longo prazo. Este dispositivo quântico poderá, no futuro, permitir a navegação em ambientes onde o sinal de GPS não chega, como debaixo de água, subterrâneos ou no espaço.
A tecnologia já despertou grande interesse, tendo a NASA atribuído à equipa uma bolsa de 5,5 milhões de dólares em 2023, através do seu Quantum Pathways Institute, para continuar o desenvolvimento do sensor. Para além da navegação, o dispositivo poderá revolucionar levantamentos geológicos, testes de física fundamental e sistemas de orientação de veículos autónomos. Apesar de, atualmente, ter o tamanho de uma bancada de laboratório e ser menos sensível do que as tecnologias comerciais, os investigadores estão otimistas quanto à melhoria do desempenho e à redução do tamanho do aparelho nos próximos anos.