O primeiro acelerômetro quântico do Reino Unido para navegação foi demonstrado por uma equipe do Imperial College London e M Squared.

A maior parte da navegação hoje depende de um sistema global de navegação por satélite (GNSS), como GPS, que envia e recebe sinais de satélites que orbitam a Terra. O acelerômetro quântico é um sistema independente que não depende de nenhum sinal externo.

Isso é particularmente importante porque os sinais de satélite podem ficar indisponíveis devido a bloqueios, como edifícios altos, ou pode ser bloqueado, imitado ou negado - impedindo a navegação precisa. Um dia de negação do serviço de satélite custaria ao Reino Unido £ 1 bilhão.

Agora, pela primeira vez, uma equipe do Reino Unido demonstrou um transportável, acelerômetro quântico autônomo no National Quantum Technologies Showcase, um evento que demonstra o progresso tecnológico decorrente do Programa Nacional de Tecnologias Quantum do Reino Unido - um investimento do governo do Reino Unido de £ 270 milhões ao longo de cinco anos.

O dispositivo, construído pelo Imperial College London e M Squared, foi financiado por meio do Programa de Sensoriamento do Futuro e Consciência Situacional do Laboratório de Ciência e Tecnologia de Defesa, o Conselho de Pesquisa de Engenharia e Ciências Físicas, e Innovate UK. Ele representa o primeiro acelerômetro quântico comercialmente viável do Reino Unido, que pode ser usado para navegação.

Os acelerômetros medem como a velocidade de um objeto muda ao longo do tempo. Com isso, e o ponto de partida do objeto, a nova posição pode ser calculada.

Usando a precisão de átomos ultra-frios

Os acelerômetros já existem há algum tempo, e estão presentes hoje em tecnologias como telefones celulares e laptops. Contudo, esses dispositivos não podem manter sua precisão por longos períodos sem uma referência externa.

O acelerômetro quântico depende da precisão e exatidão possíveis ao medir as propriedades dos átomos super-resfriados. Em temperaturas extremamente baixas, os átomos se comportam de forma 'quântica', agindo como matéria e ondas.

Dr. Joseph Cotter, do Center for Cold Matter em Imperial, disse:"Quando os átomos estão ultra-frios, temos que usar a mecânica quântica para descrever como eles se movem, e isso nos permite fazer o que chamamos de interferômetro de átomo. "

À medida que os átomos caem, suas propriedades de onda são afetadas pela aceleração do veículo. Usando uma 'régua óptica', o acelerômetro é capaz de medir essas mudanças minuciosas com muita precisão.

Para tornar os átomos frios o suficiente, e para sondar suas propriedades à medida que respondem à aceleração, lasers muito poderosos que podem ser controlados com precisão são necessários.

Colocando o Reino Unido no centro da era quântica que se aproxima

Dr. Joseph Thom, Cientista de tecnologia quântica na M Squared, disse:"Como parte do nosso trabalho na comercialização de sensores quânticos de átomos frios, desenvolvemos um sistema laser universal para sensores baseados em átomos frios que já implementamos em nosso gravímetro quântico. Este laser agora também é usado no acelerômetro quântico que construímos em colaboração com a Imperial. Combinando alta potência, ruído e sintonia de frequência excepcionalmente baixos, o sistema de laser resfria os átomos e fornece a régua óptica para as medições de aceleração. "

O sistema atual é projetado para navegação de veículos de grande porte, como navios e até trens. Contudo, o princípio também pode ser usado para pesquisas científicas fundamentais, como na busca por energia escura e ondas gravitacionais, no qual a equipe Imperial também está trabalhando.

Professor Ed Hinds, do Center for Cold Matter em Imperial, disse:"Acho que é tremendamente empolgante que esta tecnologia quântica esteja saindo do laboratório de ciências básicas e sendo aplicada a problemas em todo o mundo, tudo pela fantástica sensibilidade e confiabilidade que você só pode obter com esses sistemas quânticos. "

Dr. Graeme Malcolm, fundador e CEO da M Squared, disse:"Este dispositivo quântico comercialmente viável, o acelerômetro, colocará o Reino Unido no centro da era quântica que se aproxima. Os esforços colaborativos para realizar o potencial da navegação quântica ilustram a força única da Grã-Bretanha em reunir a indústria e a academia - com base nos avanços na fronteira da ciência, fora do laboratório para criar aplicativos do mundo real para a melhoria da sociedade. "