Vo významnom pokroku v oblasti kvantových senzorových technológií sa výskumníkom z Coloradskej univerzity v Boulder podarilo vytvoriť zariadenie, ktoré dokáže súčasne merať zrýchlenie v troch rozmeroch pomocou ultrastudených atómov – čo mnohí vedci predtým považovali za nemožné.
Výskumný tím pod vedením doktorandky Kendall Mehling, postdoktorandky Catie LeDesma a profesora JILA Murrayho Hollanda publikoval svoje zistenia tento mesiac v časopise Science Advances. Ich práca predstavuje významný krok vpred v oblasti kvantovej navigačnej technológie.
Zariadenie funguje tak, že atómy rubídia ochladí na teploty len niekoľko miliardtín stupňa nad absolútnou nulou, čím vznikne kvantový stav nazývaný Boseho-Einsteinov kondenzát. V tomto stave vytvárajú atómy koherentné vlny hmoty, ktoré je možné extrémne presne manipulovať. Pomocou šiestich laserov tenkých ako ľudský vlas tím atómy zafixuje na mieste a následne ich rozdelí do kvantových superpozícií, v ktorých sa každý atóm nachádza súčasne na dvoch miestach.
Kľúčovú úlohu v prevádzke systému zohráva umelá inteligencia. Vedci využili algoritmy strojového učenia na riadenie zložitého procesu nastavovania laserov na manipuláciu s atómami. „Umelá inteligencia naplánuje sekvenciu potrebných úprav laserov, čím zjednoduší inak nemožne zložitý proces pokusov a omylov,“ vysvetlil profesor Holland.
Súčasné navigačné systémy síce dominujú GPS a elektronické akcelerometre, no časom trpia mechanickým opotrebovaním a sú citlivé na vplyvy prostredia. Atómy však nestarnú ani sa nerozkladajú, čo zaručuje dlhodobú stabilitu a odolnosť. Toto kvantové zariadenie by mohlo v budúcnosti umožniť navigáciu v prostrediach, kde nie je dostupný signál GPS, ako sú podmorské, podzemné alebo vesmírne priestory.
Technológia vzbudila veľký záujem – NASA udelila tímu v roku 2023 grant vo výške 5,5 milióna dolárov prostredníctvom svojho Quantum Pathways Institute na ďalší vývoj senzora. Okrem navigácie by zariadenie mohlo priniesť revolúciu v geologických prieskumoch, testovaní základných fyzikálnych princípov či v navádzacích systémoch autonómnych vozidiel. Hoci je v súčasnosti zariadenie veľké ako laboratórny stôl a menej citlivé než komerčné technológie, výskumníci sú optimistickí, že v najbližších rokoch zlepšia jeho výkon aj rozmery.