De eerste kwantumversnellingsmeter voor navigatie in het VK is gedemonstreerd door een team van Imperial College London en M Squared.

De meeste navigatie is tegenwoordig afhankelijk van een wereldwijd navigatiesatellietsysteem (GNSS), zoals gps-, die signalen verzendt en ontvangt van satellieten in een baan om de aarde. De kwantumversnellingsmeter is een op zichzelf staand systeem dat niet afhankelijk is van externe signalen.

Dit is vooral belangrijk omdat satellietsignalen onbeschikbaar kunnen worden door blokkades zoals hoge gebouwen, of kan worden vastgelopen, geïmiteerd of ontkend - waardoor nauwkeurige navigatie wordt voorkomen. Een dag van weigering van de satellietdienst zou het VK £ 1 miljard kosten.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, een Brits team heeft een verplaatsbare, standalone kwantumversnellingsmeter op de National Quantum Technologies Showcase, een evenement dat de technologische vooruitgang demonstreert die voortvloeit uit het Britse National Quantum Technologies-programma - een investering van £ 270 miljoen van de Britse regering over vijf jaar.

Het apparaat, gebouwd door Imperial College London en M Squared, werd gefinancierd via het Future Sensing and Situational Awareness Program van het Defense Science and Technology Laboratory, de Onderzoeksraad voor Engineering en Exacte Wetenschappen, en Innovate UK. Het vertegenwoordigt de eerste commercieel levensvatbare kwantumversnellingsmeter van het VK, die voor navigatie kunnen worden gebruikt.

Versnellingsmeters meten hoe de snelheid van een object in de loop van de tijd verandert. Hiermee, en het startpunt van het object, de nieuwe positie kan worden berekend.

De precisie van ultrakoude atomen gebruiken

Versnellingsmeters bestaan ​​al een tijdje, en zijn tegenwoordig aanwezig in technologieën zoals mobiele telefoons en laptops. Echter, deze apparaten kunnen hun nauwkeurigheid niet gedurende langere perioden behouden zonder een externe referentie.

De kwantumversnellingsmeter vertrouwt op de precisie en nauwkeurigheid die mogelijk is door eigenschappen van superkoele atomen te meten. Bij extreem lage temperaturen, de atomen gedragen zich op een 'kwantum' manier, handelen als zowel materie als golven.

Dr. Joseph Cotter, van het Centrum voor Koude Materie bij Imperial, zei:"Als de atomen ultrakoud zijn, moeten we kwantummechanica gebruiken om te beschrijven hoe ze bewegen, en dit stelt ons in staat om te maken wat we een atoominterferometer noemen."

Als de atomen vallen, hun golfeigenschappen worden beïnvloed door de versnelling van het voertuig. Met behulp van een 'optische liniaal', de accelerometer is in staat om deze minieme veranderingen zeer nauwkeurig te meten.

Om de atomen koud genoeg te maken, en om hun eigenschappen te onderzoeken als ze reageren op versnelling, er zijn zeer krachtige lasers nodig die nauwkeurig kunnen worden bestuurd.

Het VK centraal stellen in het komende kwantumtijdperk

Dr. Joseph Thom, Quantum Technology Scientist bij M Squared, zei:"Als onderdeel van ons werk in het commercialiseren van koude-atoom-kwantumsensoren, we ontwikkelden een universeel lasersysteem voor op koude atomen gebaseerde sensoren die we al in onze kwantumgravimeter hebben geïmplementeerd. Deze laser wordt nu ook gebruikt in de quantum accelerometer die we in samenwerking met Imperial hebben gebouwd. Hoog vermogen combineren, uitzonderlijk lage ruis- en frequentieafstembaarheid, het lasersysteem koelt de atomen en levert de optische liniaal voor de versnellingsmetingen."

Het huidige systeem is ontworpen voor navigatie van grote voertuigen, zoals schepen en zelfs treinen. Echter, het principe kan ook worden gebruikt voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, zoals bij het zoeken naar donkere energie en zwaartekrachtsgolven, waar het Imperial-team ook aan werkt.

Professor Ed Hinds, van het Centrum voor Koude Materie bij Imperial, zei:"Ik denk dat het enorm opwindend is dat deze kwantumtechnologie nu uit het fundamentele wetenschappelijke laboratorium verdwijnt en wordt toegepast op problemen in de rest van de wereld, allemaal van de fantastische gevoeligheid en betrouwbaarheid die je alleen kunt krijgen van deze kwantumsystemen."

Dr. Graeme Malcolm, oprichter en CEO van M Squared, zei:"Dit commercieel levensvatbare kwantumapparaat, de versnellingsmeter, zal het VK in het hart van het komende kwantumtijdperk plaatsen. De gezamenlijke inspanningen om het potentieel van kwantumnavigatie te realiseren, illustreren de unieke kracht van Groot-Brittannië in het samenbrengen van de industrie en de academische wereld - voortbouwend op vorderingen aan de grens van de wetenschap, uit het laboratorium om real-world toepassingen te creëren voor de verbetering van de samenleving."