Научници од Sandia National Laboratories развиваат минијатурен квантен сензор што би можел да помогне во навигацијата кога GPS-сигналите се недостапни или намерно попречени. Идејата се темели на ултрастудени атоми кои се движат низ тесен светлосен водич, наместо слободно да паѓаат низ вакуумска комора.
Тимот, предводен од научникот Џонгмин Ли, успеал да зароби атоми на цезиум во оптичко нанофиберче со дијаметар од само 420 нанометри. За тоа биле потребни 5 миливати оптичка моќност, што е околу 2.000 пати помалку од потрошувачката на една LED-сијалица. Истражувачите забележале и квантна кохерентност со светлосни зраци од само 150 нановати.
Овој пристап е чекор кон атомски интерферометар што би можел да се вгради на фотонско интегрирано коло. Таквите уреди ги користат квантните својства на атомите за исклучително прецизно мерење на забрзувањето, ротацијата и другите промени во движењето.
Прецизните инерцијални мерења се особено важни за авиони, возила и други системи што мораат да продолжат да се ориентираат без сигнали од сателити. Класичните сензори со текот на времето натрупуваат грешка, додека квантниот сензор би можел значително подолго да ја задржи точноста.
Водењето на атомите низ светлосен канал има предност во однос на таканаречената интерферометрија со слободен простор. Кај слободно движечките атоми, силните вибрации и наглите удари можат да го нарушат мерењето. Нанофиберот ги задржува атомите во постојан контакт со ласерските импулси, што може да овозможи постабилна работа во турбуленција, на нерамни патишта или во други тешки услови.
Главниот технички предизвик е топлината. Ласерите создаваат светлосен „ореол“ што ги заробува атомите, но истовремено го загрева исклучително тенкиот водич. За да го решат овој проблем, истражувачите предложиле мембрански брановодник прицврстен со мали силициумски столбови. Тие служат како топлински одводи, а притоа овозможуваат полесно внесување на атомите.
Нанофиберот засега служи како тест-платформа, додека новиот мембрански дизајн допрва се усовршува. Следните чекори вклучуваат ладење и заробување атоми директно во мембраната, примена на контролирани импулси и поврзување на водичот со други компоненти на чипот.
Истражувањето, објавено во списанието AVS Quantum Science, не претставува целосно готов навигациски уред. Сепак, резултатите покажуваат дека компактните и нискоенергетски квантни сензори се приближуваат до практична примена.
