Esta nova tecnologia quântica pode revolucionar como navegamos pelo mundo: WebCuriosos

A tecnologia quântica não está mais confinada ao laboratório – está entrando em nossa vida cotidiana. Agora, está prestes a transformar algo ainda mais fundamental: como navegamos pelo mundo.

Imagine submarinos viajando sob o oceano, nunca precisando aparecer para atualizações de localização.

Aviões voando pelos continentes com precisão inabalável, não afetados por interrupções do sinal.

As equipes de emergência poderiam navegar por edifícios cheios de fumaça ou túneis subterrâneos com precisão impecável, enquanto os veículos autônomos traçam cursos perfeitos por meio de ambientes urbanos densos.

Esses cenários podem parecer ficção científica, mas todos podem ser possíveis com uma abordagem emergente conhecida como navegação quântica.

Essa tecnologia que muda o jogo redefinirá um dia o movimento, a exploração e a conectividade de maneiras que estamos apenas começando a imaginar. Então, o que é?

A navegação por satélite está no coração de muitas coisas

Os sistemas globais de satélite de navegação, como os GPs, estão profundamente incorporados na sociedade moderna. Nós os usamos diariamente para navegação, pedindo entregas e marcação de fotos. Mas o impacto deles vai muito além da conveniência.

Os sinais de tempo dos satélites nas negociações de ações da Orbit da Orbit da Orbit e ajudam a equilibrar a rede elétrica. Na agricultura, navegação por satélite guia tratores autônomos e Ajuda a reunir gado.

Serviços de emergência dependem de sistemas de satélite de navegação para resposta rápida, reduzindo o tempo que leva Para alcançar os necessitados.

Apesar de seus benefícios, sistemas como os médicos de clínica geral são bastante vulneráveis. Os sinais de satélite podem ser presos ou interferidos. Isso pode ser devido a guerra ativa, terrorismo ou por preocupações de privacidade legítimas (ou ilegítimas). Mapas Como GPSJam Mostre pontos de interferência em tempo real, como os do Oriente Médio, áreas da Rússia e Ucrânia e Mianmar.

O ambiente do espaço também não é constante. O sol ejeta regularmente bolas gigantes de plasma, causando o que conhecemos como tempestades solares. Essas emissões bateam no campo magnético da Terra, interrompendo os satélites e os sinais de GPS. Muitas vezes, esses efeitos são temporários, mas também podem causar danos significativos, dependendo da gravidade da tempestade.

Uma interrupção dos sistemas globais de satélite de navegação seria mais do que um inconveniente – isso atrapalharia nossa infraestrutura mais crítica.

Estimativas sugerem que uma perda de clínica geral custaria apenas a economia dos Estados Unidos cerca de US $ 1 bilhão por dia (US $ 1,5 bilhão), causando falhas em cascata nos sistemas interconectados.

Navegação quântica para o resgate

Em alguns ambientes, os sinais de navegação dos satélites não funcionam muito bem. Eles não penetram na água ou nos espaços subterrâneos, por exemplo.

Se você já tentou usar o Google Maps em uma cidade construída com arranha-céus, pode ter encontrado problemas. Os edifícios altos causam reflexões de sinal que degradam a precisão e os sinais são enfraquecidos ou completamente indisponíveis dentro dos edifícios.

É aqui que a navegação quântica pode entrar em um dia.

A ciência quântica descreve o comportamento das partículas em escalas menores que um átomo. Revela efeitos impressionantes como a superposição-partículas existentes em vários estados simultaneamente-e emaranhamento (Quando as partículas são conectadas através do espaço e do tempo de maneiras que desafiam o entendimento clássico).

Esses efeitos são frágeis e geralmente entram em colapso sob observação, e é por isso que não os percebemos na vida cotidiana. Mas a própria fragilidade dos processos quânticos também permite que eles funcionem como sensores requintados.

Um sensor é um dispositivo que detecta alterações no mundo ao seu redor e transforma essas informações em um sinal que podemos medir ou usar. Pense em portas automáticas que se abrem quando chegamos perto delas ou telas de telefone que respondem ao nosso toque.

Os sensores quânticos são tão sensíveis porque as partículas quânticas reagem a pequenas mudanças em seu ambiente. Ao contrário dos sensores normais, que podem perder sinais fracos, os sensores quânticos são extremamente bons em detectar até as menores mudanças em coisas como tempo, gravidade ou campos magnéticos.

Sua sensibilidade vem de quão facilmente os estados quânticos mudam quando algo em seus arredores muda, permitindo -nos medir as coisas com muito maior precisão do que antes.

Essa precisão é crítica para sistemas de navegação robustos.

Nossa equipe está pesquisando novas maneiras de usar sensores quânticos para medir o campo magnético da Terra para a navegação. Usando efeitos quânticos em diamantes, podemos detectar o campo magnético da Terra em tempo real e comparar as medidas a Mapas de campo magnéticos pré-existentesfornecendo uma alternativa resiliente à navegação por satélite como o GPS.

Como os sinais magnéticos não são afetados por tocar e trabalhar debaixo d'água, eles oferecem um sistema de backup promissor.

O futuro da navegação

O futuro da navegação integrará sensores quânticos para melhorar a precisão da localização (através dos campos magnéticos e gravitacionais da Terra), melhorar a orientação (através de giroscópios quânticos) e permitirá o tempo superior (através de relógios atômicos compactos e sistemas de manutenção de tempo interconectados).

Essas tecnologias prometem complementar e, em alguns casos, fornecem alternativas à navegação tradicional baseada em satélite.

No entanto, embora o potencial da navegação quântica seja claro, torná -la uma realidade prática continua sendo um desafio significativo. Pesquisadores e empresas em todo o mundo estão trabalhando para refinar essas tecnologias, com grandes esforços em andamento na academia, laboratórios do governo e indústria.

Startups e jogadores estabelecidos estão desenvolvendo protótipos de acelerômetros quânticos (dispositivos que medem o movimento) e giroscópios, mas a maioria permanece em fases de teste precoce ou aplicações especializadas.

Os principais obstáculos incluem reduzir as demandas de tamanho e energia dos sensores quânticos, melhorar sua estabilidade fora das configurações de laboratório controladas e integrá -los aos sistemas de navegação existentes.

O custo é outra barreira – os dispositivos quânticos de hoje são caros e complexos, o que significa que a adoção generalizada ainda está a anos.

Se esses desafios puderem ser superados, a navegação quântica poderá remodelar a vida cotidiana de maneiras sutis, mas profundas. Embora a navegação quântica não substitua o GPS durante a noite, pode se tornar uma parte essencial da infraestrutura que mantém o mundo em movimento.

Allison KealyDiretor, Instituto Planeta Inovador, Universidade de Tecnologia de Swinburne

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o Artigo original.