El primer acelerómetro cuántico para la navegación del Reino Unido ha sido demostrado por un equipo del Imperial College London y M Squared.

La mayor parte de la navegación actual se basa en un sistema global de navegación por satélite (GNSS), como GPS, que envía y recibe señales de satélites que orbitan la Tierra. El acelerómetro cuántico es un sistema autónomo que no depende de ninguna señal externa.

Esto es particularmente importante porque las señales de satélite pueden dejar de estar disponibles debido a bloqueos como edificios altos, o puede estar atascado, imitado o denegado, lo que impide una navegación precisa. Un día de denegación del servicio satelital le costaría al Reino Unido mil millones de libras esterlinas.

Ahora, por primera vez, un equipo del Reino Unido ha demostrado un transporte, acelerómetro cuántico independiente en el National Quantum Technologies Showcase, un evento que demuestra el progreso tecnológico derivado del Programa Nacional de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido:una inversión del Gobierno del Reino Unido de 270 millones de libras esterlinas durante cinco años.

El dispositivo, construido por Imperial College London y M Squared, fue financiado a través del Programa de Sensibilización Situacional y Sensores Futuros del Laboratorio de Ciencia y Tecnología de Defensa, el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas, e Innovate UK. Representa el primer acelerómetro cuántico comercialmente viable del Reino Unido, que podría utilizarse para la navegación.

Los acelerómetros miden cómo cambia la velocidad de un objeto con el tiempo. Con este, y el punto de partida del objeto, la nueva posición se puede calcular.

Usando la precisión de los átomos ultrafríos

Los acelerómetros existen desde hace algún tiempo, y están presentes hoy en día en tecnologías como teléfonos móviles y portátiles. Sin embargo, estos dispositivos no pueden mantener su precisión durante períodos más largos sin una referencia externa.

El acelerómetro cuántico se basa en la precisión y exactitud posibles midiendo las propiedades de los átomos superfríos. A temperaturas extremadamente bajas, los átomos se comportan de forma 'cuántica', actuando como materia y ondas.

Dr. Joseph Cotter, del Centro de Materia Fría en Imperial, dijo:"Cuando los átomos están ultrafríos tenemos que usar la mecánica cuántica para describir cómo se mueven, y esto nos permite hacer lo que llamamos un interferómetro atómico ".

A medida que caen los átomos sus propiedades de onda se ven afectadas por la aceleración del vehículo. Usando una 'regla óptica', el acelerómetro puede medir estos cambios diminutos con mucha precisión.

Para hacer que los átomos se enfríen lo suficiente, y para probar sus propiedades a medida que responden a la aceleración, Se necesitan láseres muy potentes que se puedan controlar con precisión.

Poniendo al Reino Unido en el corazón de la era cuántica venidera

Dr. Joseph Thom, Científico de tecnología cuántica en M Squared, dijo:"Como parte de nuestro trabajo en la comercialización de sensores cuánticos de átomos fríos, Desarrollamos un sistema láser universal para sensores basados ​​en átomos fríos que ya hemos implementado en nuestro gravímetro cuántico. Este láser ahora también se utiliza en el acelerómetro cuántico que hemos construido en colaboración con Imperial. Combinando alta potencia, sintonización de frecuencia y ruido excepcionalmente bajo, el sistema láser enfría los átomos y proporciona la regla óptica para las mediciones de aceleración ".

El sistema actual está diseñado para la navegación de vehículos grandes, como barcos e incluso trenes. Sin embargo, el principio también se puede utilizar para la investigación científica fundamental, como en la búsqueda de energía oscura y ondas gravitacionales, en el que también está trabajando el equipo Imperial.

Profesor Ed Hinds, del Centro de Materia Fría en Imperial, dijo:"Creo que es tremendamente emocionante que esta tecnología cuántica esté saliendo del laboratorio de ciencias básicas y se esté aplicando a problemas en el mundo en general, todo gracias a la fantástica sensibilidad y fiabilidad que solo se pueden obtener de estos sistemas cuánticos ".

Dr. Graeme Malcolm, fundador y director ejecutivo de M Squared, dijo:"Este dispositivo cuántico comercialmente viable, el acelerómetro, pondrá al Reino Unido en el centro de la próxima era cuántica. Los esfuerzos de colaboración para realizar el potencial de la navegación cuántica ilustran la fuerza única de Gran Bretaña para unir la industria y la academia, basándose en los avances en la frontera de la ciencia. fuera del laboratorio para crear aplicaciones del mundo real para el mejoramiento de la sociedad ".