Um “motor” quântico para navegação sem GPS foi desenvolvido nos EUA

Em alguns casos, os sistemas de navegação GPS não podem ou não podem ser utilizados. Eles podem ser comprometidos ou bloqueados por diversos motivos e também continuam sendo um fator de risco na operação dos pilotos automáticos. Um sistema de navegação paralela sem GPS poderia resolver o problema, mas até agora esses sistemas têm o tamanho de uma sala. Cientistas dos Estados Unidos prometem superar essas limitações e criar uma bússola “quântica” em miniatura acessível num futuro próximo.

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A navegação quântica é baseada na chamada interferometria atômica. As partículas se comportam como ondas, e as ondas da mesma partícula podem se sobrepor e diferir em fase. Os efeitos de mudança de fase e interferência de onda são medidos com um laser. Os átomos são influenciados por forças, como a gravidade, ou sentem aceleração ou desaceleração, momento angular, etc., que são medidos com precisão atômica – essas mesmas mudanças de fase e interferência. A transferência desses dados para o nosso mundo nos permite correlacionar as medições com todas as nuances do movimento de um dispositivo de navegação em um veículo. Isso garante que a precisão da navegação seja tão alta que pode exceder as capacidades do GPS.

Para uma navegação precisa sem GPS, são necessários seis interferômetros atômicos, que determinam as dimensões finais – bastante grandes – da plataforma. Cientistas do Sandia National Labs conseguiram surpreender ao desenvolver chips ópticos ultracompactos para alimentar sistemas de navegação quântica. Eles substituíram enormes sistemas de laser por minúsculos circuitos integrados fotônicos.

«Usando os princípios da mecânica quântica, esses sensores avançados fornecem precisão incomparável na medição de aceleração e velocidade angular, permitindo uma navegação precisa mesmo em áreas onde o GPS não está disponível”, afirmam os desenvolvedores.

Um elemento chave para a nova geração de sensores é um modulador que pode controlar e combinar lasers com múltiplos comprimentos de onda a partir de uma única fonte. Isso elimina a necessidade de combinar lasers individuais (leia-se: multiplicar as dimensões), pois todo o trabalho pode ser feito por um laser, utilizando para isso um circuito modulador.

Além de serem muito mais compactos, esses chips também são mais resistentes a vibrações e choques. Essa confiabilidade permitirá a utilização de sensores quânticos nas mais difíceis condições de operação, o que pode danificar modelos modernos. O fator custo também está na ordem do dia. Um modulador a laser moderno supera facilmente a barreira de US$ 10 mil. Transferir a produção para wafers de silício com centenas ou mais chips em substratos de 200 e 300 mm é a chave para reduzir o custo das soluções e aumentar sua disponibilidade.

As bússolas “quânticas” propostas podem ir muito além do âmbito da navegação. Os detectores de massa quântica, por exemplo, podem facilmente lidar com o mapeamento de comunicações e estruturas subterrâneas ocultas. Eles podem ser procurados para comunicações ópticas e computação quântica, em telêmetros e muito mais.