تراشه های فوتونیک کوانتومی می توانند قدرت ناوبری پهبادهای بدون سرنشین را متحول کنند.
طبق گزارش گروه فناوری اطلاعات های فن تک و به نقل از ساینس دیلی؛ محققان دانشگاه روچستر از تراشه های کوانتومی به جای ژیروسکوپ در پهباد استفاده کردند. سئوال: ژیروسکوپ چیست و چه کاری در پهباد انجام می دهد؟!
ژیروسکوپ وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری یا حفظ جهت از آن استفاده می‌شود. این دستگاه از اصل بقای تکانهٔ زاویه‌ای استفاده می‌کند. در واقع اگر ژیروسکوپ در یک جهت خاص چرخانده شود، تلاش برای چرخش آن در جهت دیگر باعث ایجاد یک نیروی گشتاور می‌شود که ژیروسکوپ را در جهت اولیه خود نگه می‌دارد. معمولا از ژیروسکوپ‌ها برای حفظ جهت در هواپیماها، کشتی‌ها و وسایل نقلیه فضایی استفاده می‌شود.
محققان در حال ساخت تراشه‌های فوتونیکی هستند که می‌تواند جایگزین ژیروسکوپ‌هایی شود که هم اکنون در وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین یا پهپادها از آن استفاده می‌شود و آنها را قادر می‌سازد در نقاط کور بتوانند بدون GPS پرواز کنند. با استفاده از یک تکنیک کوانتومی به نام تقویت ارزش ضعیف، دانشمندان قصد دارند همان سطح حساسیت ژیروسکوپ‌های نوری حجیم را بر روی تراشه‌های فوتونیک کوچک دستی ایجاد کنند. این کار می تواند به صورت غیر مستقیم مسیریابی هواپیماهای بدون سرنشین را متحول کند.
بودجه و چالش های ژیروسکوپ
جیمی کاردناس، دانشیار مرکز اپتیک موفق شد بودجه مالی ساخت این تراشه ها را از بنیاد ملی علوم تا سال 2026 دریافت کند. کاردناس می‌گوید ژیروسکوپ‌های فیبر نوری که در پیشرفته‌ترین پهپادهای امروزی استفاده می‌شوند حاوی قرقره‌هایی از فیبر به طول چندین کیلومتر هستند که دامنه محدودی دارند.
او می گوید: «در حال حاضر، حساسیت و پایداری ژیروسکوپ باید بین اندازه و وزن آن تقسیم شود. با کوچک‌تر شدن پهپادها و ماهواره‌ها، نیاز به ژیروسکوپ‌هایی با درجه ناوبری فشرده تری داریم. ژیروسکوپ‌های مینیاتوری پیشرفته، فشرده و مستحکم هستند اما عملکرد ضعیفی دارند و برای ناوبری مناسب نیستند.»
تقویت ارزش ضعیف و همکاری
به گفته کاردناس، روش تقویت ارزش ضعیف نسبت به روش‌های قدیمی تر مزیت‌هایی با خود به دنبال دارد. به عنوان نمونه، روش جدید سیگنال اندازه‌گیری تداخل سنجی را بدون هیچ هزینه ای افزایش می‌دهد. با این حال، تقویت ارزش ضعیف به تنظیمات آزمایشگاهی پیچیده با تراز دقیق نیاز دارد. کاردناس قصد دارد تقویت ارزش ضعیف را بر روی یک تراشه فوتونیک کوچک با یک تشدید کننده حلقه فاکتور(AFC) که کار آن تثبیت سیگنال است، پیاده سازی کند.