Në Mars 2024, një aeroplan që transportonte Ministrin e Mbrojtjes në Mbretërinë e Bashkuar kishte sinjalin e tij GPS të bllokuar ndërsa udhëtonte afër përjashtimit rus të Kaliningradit në një udhëtim midis Mbretërisë së Bashkuar dhe Polonisë. Qeveria e Mbretërisë së Bashkuar më vonë tha që avioni nuk ishte kurrë në rrezik, por që incidentet e bllokimit nuk ishin të pazakonta në rajon. Në të vërtetë, grupe të ndryshme kanë vërejtur se bllokimi i GPS është bërë i zakonshëm që nga fillimi i luftës ruse-ukrainë.
Për dekada të tëra, rezervimi standard për këtë lloj dështimi navigues ka qenë navigimi inercial, një metodë për gjurmimin e lëvizjes duke përdorur përshpejtuesit dhe gyroskopët. Por këto sisteme kanë një dobësi të qenësishme: gabimet e vogla shtohen me kalimin e kohës, duke bërë që vlerësimet e pozicionit të zhvendosen, potencialisht nga shumë kilometra gjatë udhëtimeve të gjata. Kjo i bën ata të papranueshëm në shumë aplikime kritike.
Ajo që i duhen lundruesve në mënyrë të dëshpëruar është një mënyrë e re për të punuar atje ku janë ato që nuk mbështeten në sinjalet satelitore që mund të bllokohen. Në mënyrë ideale, ky sistem duhet të jetë plotësisht pasiv në mënyrë që të mos zbulojë vendndodhjen e vet, për dallim nga radari, për shembull.
Tani Murat Muradoğlu dhe kolegët në Q-Ctrl, një kompani kuantike e teknologjisë me zyra në Sidnej, Australi, kanë demonstruar vetëm një teknologji të tillë. Qasja e tyre është të kuptojnë anomalitë në fushën magnetike të Tokës dhe t'i krahasojnë ato me një hartë të njohur të fushës për të përpunuar pozicionin e tyre. Dhe për shkak se ata përdorin sensorë kuantikë për këtë proces, ata mund të zbulojnë anomali magnetike me ndjeshmëri shumë më të madhe sesa më parë e mundur dhe dukshëm më mirë sesa një sistem navigimi inercial i nivelit të lartë.
Sistemi Q-CTRL ka potencialin të jetë një ndihmë pasive, e paautshme dhe e disponueshme universale e lundrimit që mund të revolucionarizojë sesi automjetet gjejnë rrugën e tyre në mjediset ku sistemet satelitore globale të navigimit nuk janë të disponueshme.
Përparimi i pikëpamjes
Koncepti pas Magnav nuk është i ri. Fusha magnetike e Tokës nuk është krejtësisht e njëtrajtshme; Të mbivendosura në fushën kryesore deri në 65,000 nanotesla të krijuara nga thelbi i planetit janë variacione të vogla, të lokalizuara të njohura si anomali magnetike. Këto anomali zakonisht variojnë në madhësi nga 10 deri në 100 nanoteslas mbi disa kilometra. Ato lindin nga tiparet gjeologjike në kore të Tokës dhe janë gjeografikisht të dallueshme dhe të qëndrueshme me kalimin e kohës.
Ashtu si shenjat e pikave lejojnë navigimin vizual, këto tipare magnetike mund të shërbejnë si shenja. Nëse një automjet mbart një magnetometër të ndjeshëm dhe ka qasje në një hartë të këtyre anomalive, ai mund të përcaktojë pozicionin e tij duke përputhur matjet e tij të fushës magnetike në kohë reale në hartë. Hartat e anomalisë magnetike globale ekzistojnë tashmë, të përpiluara nga dekada të sondazheve gjeofizike.
Sidoqoftë, përkthimi i këtij koncepti elegant në një sistem praktik ka qenë sfidues. Së pari, anomalitë magnetike të përdorura për navigim janë të vogla në krahasim me fushën kryesore të Tokës dhe gjithashtu mund të përfshihen nga ndërhyrja magnetike e gjeneruar nga elektronika dhe motorët e automjetit. Së dyti, magnetometrave tradicionalë u mungon ndjeshmëria e kërkuar, stabiliteti ose madhësia e vogël e nevojshme për vendosjen në automjetet e lëvizshme.
I gjithë procesi gjithashtu ka nevojë për algoritme të sofistikuara për të filtruar zhurmën dhe më pas të përputhet me të dhënat e sensorit, shpesh vetë të zhurmshëm, me hartën. Në të kaluarën, kjo ka kërkuar që avionët të kryejnë manovra komplekse “Cloverleaf” për të kalibruar sensorët.
Muradoğlu dhe Co i trajtuan këto sfida me risi të ndryshme harduerësh dhe softuerësh. Në zemër të sistemit të tyre është një magnetometër kuantik i pronarit, i cili mat mënyrën se si një fushë e jashtme ndikon në rrotullimin e atomeve të rubidiumit, në një paketë kompakte, të lehtë për madhësinë e një kube të Rubikut.
Ky pajisje është çiftuar me një seri algoritme denoizuese dhe që përputhen me hartën. Për dallim nga qasjet tradicionale që trajtojnë anulimin e zhurmës dhe përputhen me hartën si hapa të veçantë, softveri Q-CTRL i integron ato. Ai përdor një model të drejtuar nga fizika për të mësuar nënshkrimin magnetik të automjetit në kohë reale, pasi ndryshon me ngarkesa, për shembull, dhe më pas për ta zbritur atë dhe zhurmën e platformës nga sinjali i interesit.
Për të vërtetuar sistemin e tyre, ekipi Q-CTRL zhvilloi prova të gjera në terren. Testet e ajrit përfshinin fluturimin e një Cessna 208b Grand Caravan mbi 6700 km afër Griffith, Australi, në lartësi duke filluar nga niveli i afërt i tokës deri në 19,000 metra. Ata testuan konfigurime të ndryshme, duke përfshirë sensorë të montuar nga brenda (një mjedis me zhurmë të lartë) dhe ato të montuara nga jashtë, duke krahasuar performancën Magnav kundër një sistemi navigimi inercial të shkallës strategjike dhe kundër të dhënave të së vërtetës tokësore nga GPS.
Ata gjithashtu vlerësuan sistemin në provat tokësore në një furgon standard me qira të drejtuar mbi terren të përzier pranë Portokallisë, NSW. Kjo prodhoi një mjedis edhe më të ashpër të zhurmës dhe dridhjes. “Për më të mirën e njohurive tona, gjyqet tona të suksesshme të bazuara në tokë vetë përfaqësojnë një demonstrim të parë botëror,” thotë ekipi.
Rezultatet ishin bindëse. Nëpër prova të shumta të ajrit, sistemi Magnav i siguruar kuantik tejkalon vazhdimisht sistemin e navigimit inercial. “Zgjidhja jonë Magnav arrin performancën superiore, duke ofruar deri në një gabim të pozicionimit më të mirë (më të ulët) se sa më i mirë i pozicionit të ndihmës së shpejtësisë; saktësia më e mirë e pozicionimit përfundimtar që arrijmë në një provë fluturimi është 22m ose 0.006% e distancës së fluturimit”, thonë studiuesit.
Në provat tokësore, sistemi Magnav arriti një saktësi përfundimtare prej 180 metrash mbi një rrugë 18 km, pavarësisht zhurmës magnetike brenda furgonit duke arritur nivele 50 herë më të mëdha se sinjali i anomalisë.
Kjo është punë interesante me implikime të rëndësishme. Duke pasur parasysh ndjeshmërinë në rritje të sistemeve GPS, shumë punë kanë kaluar në forma alternative të lundrimit, por të gjithë kanë kufizime. Navigimi i terrenit me bazë kamera dhe gjurmuesit e yjeve mund të dështojnë kur moti është i dobët; Radari dhe Lidar janë opsione elastike, por zbulojnë pozicionin e tyre dhe sistemet e navigimit me bazë fenerësh bazuar në kullat e telefonisë celulare funksionojnë dobët mbi oqeanet ose në zona të largëta.
Magnav-i i siguruar kuantik i Q-CTRL ka potencialin për të hedhur poshtë këto teknologji. “Zgjidhja Magnav e siguruar kuantike mund të tejkalojë sistemet e navigimit inercial në një gamë të gjerë të kushteve,” thonë Muradoğlu dhe bashkë.
Hartografi magnetike
Por nuk është akoma një dunk i përplasur. Një sfidë do të jetë përmirësimi i zgjidhjes dhe mbulimit të hartave magnetike të domenit publik, të cilat zakonisht kanë një rezolutë prej disa kilometrash. Kjo nuk është mjaft e mirë për shumë aplikime. Këto harta veçanërisht kanë nevojë për përmirësim mbi oqeanet, ku anomalitë magnetike kanë tendencë të jenë më të vogla se mbi tokë. Një pyetje e rëndësishme është se sa të sakta mund të bëhen hartat.
Pastaj ekziston problemi i stuhive gjeomagnetike të shkaktuara nga aktiviteti diellor. Këto stuhi mund të gjenerojnë fusha që anomalitë e xhuxhit ky sistem varet nga navigimi. Pra, mund të bëhet e nevojshme të integrohen modele parashikuese të aktivitetit gjeomagnetik për planifikimin e rrugës.
Një faktor tjetër do të jenë aftësitë ushtarake të zhvilluara në fshehtësi. “Ne e pranojmë se demonstrimet klandestine mund të ekzistojnë nga të cilat ne nuk kemi njohuri,” thotë ekipi. Rreziku është që sistemet ushtarake tejkalojnë q-ctrl duke e bërë atë të vjetëruar. Teknologjitë e tjera kuantike “të paautueshme” gjithashtu mund të konkurrojnë, të tilla si navigimi inercial kuantik, i cili aktualisht po testohet nga ndërmarrja e teknologjisë në Mbretërinë e Bashkuar Inflektion.
E gjithë kjo punë sugjeron që një epokë e re e navigimit me mundësi kuantike është agimi që duhet të mbrojë ministrat e ardhshëm të mbrojtjes në Mbretërinë e Bashkuar dhe të tjerët nga sulmet e bllokimit. Sigurisht, një epokë e re e hakerimit, bllokimit dhe aktivitetit tjetër të padrejtë nuk mund të jetë shumë larg.
REF: Navigimi magnetik i siguruar kuantik arrin saktësinë e pozicionimit më mirë sesa një insekteve të shkallës strategjike në provat në terren në ajër dhe në tokë: arxiv.org/abs/2504.08167
