by Hayley Dunning, Thomas Angus [Photographer]
26 May 2023

Imperial’da inşa edilen ve GPS’siz navigasyonda potansiyel uygulama alanı olan bir prototip kuantum sensörü, Kraliyet Donanması ile işbirliği içinde test edildi.

Test, yeni kuantum teknolojilerinin laboratuvardan çıkıp gerçek dünya ortamlarına taşınmasında önemli bir adıma işaret ediyor.

Günümüzde birçok navigasyon sistemi, Dünya yörüngesindeki uydulardan gelen sinyalleri kullanan GPS gibi küresel navigasyon uydu sistemlerine (GNSS) dayanmaktadır. Ancak GPS navigasyonu her zaman erişilebilir değildir, yüksek binalar gibi engeller uydu sinyallerini kolayca bloke edebilir ve ayrıca sinyal bozma, taklit veya inkara karşı hassastır, böylece doğru navigasyonu önler. Uydu hizmetlerinin engellendiği tek bir günün İngiltere’ye maliyetinin 1 milyar Sterlin olacağı tahmin edilmektedir.

Kendi kendine yeten uydusuz navigasyon sistemleri mevcuttur; ancak mevcut teknolojiler zaman içinde sapma göstermekte, yani uydularla düzenli olarak kalibre edilmedikleri sürece doğruluklarını kaybetmektedirler. Kuantum sensörü bu sapmayı ortadan kaldırarak uzun zaman ölçeklerinde doğruluğu önemli ölçüde artırma potansiyeline sahiptir.

Imperial College London ekibi ilk ‘kuantum pusula’ prototipini 2018 yılında tanıttı ve o zamandan beri teknolojiyi artık sahada test edilebilecek noktaya kadar geliştirdi.

Gerçek dünya ortaminda test edilecek

En yeni Imperial kuantum sensörü, Kraliyet Donanması’nın yeni araştırma gemisi XV Patrick Blackett ile Londra’ya doğru yola çıkmadan önce, değiştirilebilir bir hızlı prototipleme platformu olan Qinetiq NavyPOD’a entegre edildi.

Bu deney, uydudan yoksun alanlarda çalışırken önemli navigasyon avantajları sağlayabilecek kuantum özellikli navigasyonun uygulanmasını ve kullanılmasını anlamaya yönelik ilk adımdır.

Imperial Fizik Bölümü’nden kuantum sensörünün baş bilim insanı Dr. Joseph Cotter şunları söyledi: “Patrick Blackett’e erişim, kuantum sensörlerini laboratuvardan çıkarıp ihtiyaç duyulan gerçek dünya ortamlarına taşımak için bize eşsiz bir fırsat sunuyor.”

XV Patrick Blackett Komutanı Yarbay Michael Hutchinson şunları söyledi: “Bu projede Imperial College London ile birlikte çalışmak hepimiz için heyecan verici ve ilginç bir fırsat oldu. Şimdiye kadar testler iyi gitti ancak teknoloji henüz çok erken aşamalarında. Kraliyet Donanması tarihinin bir parçası olmak harika.”

Ultra soğuk atomlardan yararlanma

Imperial kuantum sensörü yeni bir ivmeölçer türüdür. İvmeölçerler bir nesnenin hızının zaman içinde nasıl değiştiğini ölçer. Bu bilgi rotasyon ölçümleri ve nesnenin ilk konumu ile birleştirilerek mevcut konum hesaplanabilir.

Geleneksel ivmeölçerler cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi birçok farklı cihazda kullanılmaktadır. Ancak bu sensörler harici bir referans olmadan uzun süreler boyunca doğruluklarını koruyamazlar.

Kuantum ivmeölçer, son derece hassas ölçümler yapmak için ultra soğuk atomları kullanır. Son derece düşük sıcaklıklara soğutulduklarında atomlar ‘kuantum’ doğalarını sergilemeye başlıyor ve dalga benzeri özellikler ortaya çıkıyor. Atomlar sensör içinde hareket ederken, bir dizi lazer darbesi kullanılarak bir ‘optik cetvel’ oluşturulur. Bu, atomların ivmesinin hassas bir şekilde ölçülmesini sağlar.

Kuantum mirası

Bu yeni testler Imperial’daki kuantum araştırmaları mirası üzerine inşa edilmiştir. Imperial, kuantum bilimindeki keşifleri dönüştürücü kuantum teknolojilerine çevirmek için Kuantum Mühendisliği, Bilim ve Teknoloji Merkezi’ni (QuEST) kurdu.

Imperial QuEST Direktörü Profesör Peter Haynes şunları söylüyor: “Kuantum ivmeölçer, kuantum inovasyonunun ön saflarında yer alan öncü bir teknolojidir. Navigasyonu daha doğru ve güvenli hale getirerek dönüştürme potansiyeline sahiptir.

“Bu çalışma, Imperial’ın kuantum bilimi ve teknolojisi alanında dünya lideri araştırmalarında kaydettiği en son gelişmeyi temsil ediyor. Temel bilim, mühendislik ve çeviri alanlarındaki derin uzmanlığımızla, kuantum teknolojilerini ve sahip oldukları faydaları gerçeğe dönüştürmeye odaklanmış durumdayız.”

XV Patrick Blackett gemisinin bir başka İmparatorluk bağlantısı daha vardır. 1948 Nobel Ödülü sahibi Profesör Lord Blackett 1953’ten 1963’e kadar Imperial College Fizik Bölümü’nün başkanlığını yapmıştır ve South Kensington kampüsündeki ana bina halen onun adını taşımaktadır.