«Нельзя подделать гравитацию»: квантовая альтернатива GPS прошла морской тест

В Австралии испытали навигационную систему, основанную на квантовом измерении гравитации, — на борту военного корабля она проработала 144 часа без подключения к GPS. Эксперимент провела компания Q-CTRL на учебном судне MV Sycamore Королевского австралийского флота. Система, размером с серверный шкаф, смогла точно определять положение корабля, измеряя небольшие изменения силы тяжести с помощью лазеров и падающих атомов внутри вакуумной камеры. По словам генерального директора Q-CTRL Майкла Бирка, это первое в мире испытание такого сенсора в реальной динамике — на движущемся объекте.

Повышенное внимание к таким технологиям связано с ростом помех и подмен сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, таких как GPS. Сегодня их активно глушат и искажают в некоторых зонах. Так, в мае крупное грузовое судно село на мель в Красном море: его GPS-координаты после инцидента оказались «телепортированы» в пустыню Сахара — на сотни километров от фактического местоположения. GPS используется не только в транспорте, но и в банковской отрасли, энергетике, морском бурении, поэтому его уязвимость становится всё более ощутимой.

До сих пор суда опирались на инерциальные навигационные системы, основанные на гироскопах и акселерометрах. Они не зависят от внешних сигналов, но с каждой пройденной милей накапливают ошибки — из-за этого через сутки-двое расчётное положение может существенно расходиться с реальным. Квантовые сенсоры не подвержены этому эффекту: они считывают уникальный «гравитационный портрет» местности и сверяются с заранее составленными спутниковыми картами гравитационного поля Земли. По словам Бирка, это как система визуальной навигации у дрона, но вместо камеры тут «глазами» служат облака охлаждённых атомов, падающих в лазерном поле.

Гравитация Земли варьируется в зависимости от состава пород, плотности минералов и формы рельефа. Эти отличия делают карту гравитационного поля уникальной для каждой точки. Сенсор не излучает сигналов, а подделать его показания, как подчёркивает Бирк, невозможно: «Вы не можете подделать гравитацию, не сдвинув при этом гору».

Преодолеть шум от качки, вибраций и электромагнитных помех вне лаборатории инженерам удалось с помощью сложной системы программной фильтрации. На разработку работающего прототипа ушло 14 месяцев. Команда Q-CTRL рассчитывает к концу 2026 года уменьшить размеры устройства и выпустить его на рынок. В перспективе такая система может быть особенно полезна в полярных регионах, где GPS работает с перебоями из-за особенностей орбит спутников.

Тем не менее, в компании считают, что квантовая гравиметрия не заменит спутниковую навигацию полностью. Скорее, это — надёжный резервный вариант в условиях, когда GPS становится недоступным или недостоверным.

 Источник: IEEE Spectrum