دوشنبه, ۲۵ تیر ۱۴۰۳ /
24943
۲۹ خرداد ۱۴۰۳ - ۱۲:۴۷
8 بازدید
۰

خبر سبک زندگی : قطب‌نمای کوانتومی جانشین GPS می‌شود

۰ (۰) خبر سبک زندگی : قطب‌نمای کوانتومی جانشین GPS می‌شود غزال زیاری: دکتر جوزف کوتر خیلی وقت‌ها که به متروی لندن می‌رود، چندین چمدان عجیب‌وغریب با خودش به همراه دارد. این چمدان‌ها حاوی محفظه خلأ فولادی ضدزنگ، چند میلیارد اتم روبیدیم و مجموعه‌ای از لیزرها هستند که برای خنک نگاه‌داشتن تجهیزاتش در دمایی در […]



۰
(۰)

خبر سبک زندگی : قطب‌نمای کوانتومی جانشین GPS می‌شود

غزال زیاری: دکتر جوزف کوتر خیلی وقت‌ها که به متروی لندن می‌رود، چندین چمدان عجیب‌وغریب با خودش به همراه دارد. این چمدان‌ها حاوی محفظه خلأ فولادی ضدزنگ، چند میلیارد اتم روبیدیم و مجموعه‌ای از لیزرها هستند که برای خنک نگاه‌داشتن تجهیزاتش در دمایی در نزدیکی صفر مطلق (۲۷۳- سانتی‌گراد) مورداستفاده قرار می‌گیرند.

چمدانی که او با خودش در خطوط مترو حمل می‌کند، یک چمدان معمولی نیست؛ بلکه وسیله‌ای است که کوتر (محقق مرکز ماده سرد امپریال کالج لندن) با هدف خاصی در سفرهای زیرزمینی همراه دارد. همین چمدان عجیب‌وغریب، اهداف بلندپروازانه ای را دنبال می‌کند و محققان از آن برای تحقیق و توسعه قطب‌نمای کوانتومی بهره می‌برند.

قطب نمای کوانتومی چیست؟

قطب نمای کوانتومی درواقع ابزاری است که با بهره‌گیری از رفتار ماده زیر اتمی برای توسعه دستگاه‌هایی مورداستفاده قرار می‌گیرد که می‌توانند مکانی که در آن قرار می‌گیرند را بدون توجه به شرایط محیطی، دقیقاً مشخص کنند. بدین ترتیب راه برای ایجاد نسل جدیدی از سنسورهای زیرزمینی و زیرآب هموار خواهد شد.

کوتر و اعضای تیمش به این نتیجه رسیده‌اند که یکی از مکان‌های ایده‌آل برای آزمایش این دستگاه، متروی لندن است. او در این رابطه گفته: «ما با استفاده از مکانیک کوانتومی، در حال‌ توسعه حسگرهای جدید و بسیار دقیقی هستیم که عملکرد نویدبخشی در محیط آزمایشگاه داشته‌اند؛ اما تنظیمات آن‌ها در زندگی واقعی، دقت کمتری دارد. به همین خاطر هم هست که تجهیزات‌مان را به داخل متروی لندن می‌بریم. متروی لندن، مکانی عالی برای شناسایی مشکلات و همچنین استفاده از این تجهیزات در زندگی واقعی است.»

نقاط ضعف موقعیت‌سنجی با GNSS ها

ایده اصلی قطب‌نمای کوانتومی دور زدن یا تقویت روش‌های جریان برای تعیین دقیق مکان هواپیماها، اتومبیل‌ها و سایر اجرام است. در شرایط فعلی این‌ها معمولاً به سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) مثل GPS که در حمل‌ونقل کالاها و خدمات از طریق جاده، دریا و هوا حیاتی هستند، اتکا دارند. این سیستم‌ها با بهره‌گیری از سیگنال‌های خارجی، موقعیت دقیق خودروها را تعیین می‌کنند.

اما یکی از اصلی‌ترین نقاط ضعف دستگاه‌های GNSS این است که در مقابل آب‌وهوای بد و پارازیت‌ها آسیب‌پذیرند؛ در زیرآب یا زیرزمین کار نمی‌کنند و ساختمان‌های بلند و موانع دیگر، باعث مسدود شدن سیگنال‌هایشان می‌شود.

در این میان هدف پروژه امپریال کالج، ساخت دستگاهی است که علاوه بر دقت بالا در تعیین موقعیت، به دریافت سیگنال‌های خارجی نیز متکی نباشد.

دکتر آیشا کاوشیک، یکی از اعضای تیم مرکز امپریال که بر روی ماده سرد کار می‌کند، گفت: «با این دستگاه، دیگر نگران گم‌شدن یا مسدود شدن سیگنال‌ها توسط آپارتمان‌های مرتفع نخواهیم بود و با اعتماد بیشتری می‌دانیم که یک فرد یا وسیله نقلیه‌اش در یک‌زمان مشخص، دقیقاً کجاست.»

در قلب قطب‌نمای کوانتومی (که تنها چند سال تا تولید و استفاده گسترده‌اش فاصله‌داریم)، دستگاهی به نام شتاب‌سنج وجود دارد که نحوه تغییر سرعت یک جسم در طول زمان را اندازه‌گیری می‌کند. در اختیار داشتن این اطلاعات، به همراه نقطه شروع آن شی، امکان محاسبه موقعیت‌های آتی را فراهم خواهد کرد.

گرچه تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها دارای شتاب‌سنج هستند اما این شتاب‌سنج‌ها قادر نیستند که درزمانی طولانی، با دقتی بالا، به فعالیت ادامه دهند. حالا راهکار مکانیک کوانتومی برای دانشمندان این است که بتوانند با اندازه‌گیری خواص اتم‌های فوق سرد، به داده‌های دقیقی دست پیدا کنند. در دماهای بسیار پایین، اتم‌ها به شیوه‌ای «کوانتومی»، دقیقاً مثل ماده و امواج عمل می‌کنند.

نحوه کارکرد قطب نمای کوانتومی

کوتر دراین‌باره توضیح داد: «وقتی اتم‌ها فوق‌العاده سرد هستند، می‌توانیم از مکانیک کوانتومی برای توصیف نحوه حرکت آن‌ها استفاده کنیم و این، امکان اندازه‌گیری‌های دقیقی را برای ما فراهم می‌کند تا بتوانیم بگوییم که دستگاه ما چگونه موقعیتش را تغییر می‌دهد.»

در دستگاه‌هایی که در قطارهای آزمایشی ریل زیرزمینی لندن حمل می‌شوند، روبیدیم در محفظه خلأ که در قلب دستگاه قرار دارد مورداستفاده قرار می‌گیرد. برای خنک کردن این اتم‌ها از لیزرها استفاده می‌شود تا دمایشان به کمی بالاتر از دمای صفر مطلق (۲۷۳- درجه سانتی‌گراد) برسد. در این شرایط، خواص موجی ‌اتم‌های روبیدیم تحت تأثیر شتاب وسیله‌نقلیه است و بدین ترتیب می‌توان این تغییرات با دقت اندازه‌گیری کرد.

کوتر ادامه داد: «این سیستم در یک آزمایشگاه پایدار به‌خوبی کار می‌کند ولی اما اگر بخواهیم از آن به‌عنوان دستگاه قابل‌حمل و مستقل در مکان‌های دورافتاده یا پیچیده بهره ببریم، باید در شرایط دقیق‌تر و سخت‌تری مورد آزمایش قرار بگیرند.»

تونل‌های قطار لوله‌ای گزینه ایده‌آلی برای انجام این آزمایش‌ها هستند؛ چراکه با استفاده از حسگرهای کوانتومی جدید در متروی لندن، نیاز به استفاده از صدها کیلومتر کابل که در حال حاضر برای ردیابی محل ۵۴۰ قطاری که لندن حرکت می‌کنند از بین خواهد رفت.

منبع: theguardian

۲۲۷۲۲۷

منبع

چقدر این پست مفید بود؟

روی یک ستاره کلیک کنید تا به آن امتیاز دهید!

Average rating ۰ / ۵. تعداد آرا: ۰

تا الان رای نیامده! اولین نفری باشید که به این پست امتیاز می دهید.

برچسب های :
2 ماه پيش [ 128 بازدید ]
4 ماه پيش [ 100 بازدید ]
3 ماه پيش [ 91 بازدید ]
3 ماه پيش [ 88 بازدید ]
3 ماه پيش [ 84 بازدید ]
3 ماه پيش [ 79 بازدید ]
3 ماه پيش [ 78 بازدید ]
3 ماه پيش [ 77 بازدید ]
4 ماه پيش [ 71 بازدید ]
3 ماه پيش [ 69 بازدید ]
4 ماه پيش [ 69 بازدید ]
4 ماه پيش [ 60 بازدید ]
3 ماه پيش [ 59 بازدید ]
3 ماه پيش [ 59 بازدید ]
3 ماه پيش [ 57 بازدید ]
3 ماه پيش [ 56 بازدید ]
3 ماه پيش [ 56 بازدید ]
4 ماه پيش [ 55 بازدید ]
4 ماه پيش [ 53 بازدید ]
3 ماه پيش [ 53 بازدید ]
newstimes 17 دقيقه پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : لیبرمن: نتانیاهو پارلمان را منحل خواهد کرد
newstimes 29 دقيقه پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : اسپانیا و آرژانتین؛ درس عبرت مدعیان بهترین نسل/ رکوردداران بی‌ادعا و مدعیان بی‌افتخار!
newstimes 38 دقيقه پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : یادداشت میرسلیم درباره عاشورا – ایسنا
newstimes 1 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : گزارش تصویری| نورهای عجیبی که یک فضانورد در جو زمین مشاهده کرد!
newstimes 1 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر اقتصادی : تورم سالانه صنایع ثابت ماند+نمودار
newstimes 1 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : وقتی دو کاپیتان مهاجم هردو تعویض‌ می‌شوند/ پیروزی جوانی بر اسم و رسم
newstimes 2 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : ترور نافرجام ترامپ انتخابات آمریکا متحول می‌کند نه آنطور که فکر می‌کنید/ مشت گره شده ترامپ در اذهان مردم باقی می‌ماند
newstimes 2 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر اقتصادی : کاهش ۱.۶ درصدی تورم سالانه بخش معدن+نمودار
newstimes 3 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : تاریخ‌سازی اعجوبه اسپانیایی با ثبت آمارهای خاص/ لامین یامال؛ پسر نوجوانی که رکوردها را درو کرد!
newstimes 3 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : تولید خودرویی که دنده عقب ندارد!
newstimes 4 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : خشم بی‌انتهای پرسپولیسی‌ها از شکست در نقل و انتقالات/ ماجرا به همین ۲ پست ختم نمی‌شود
newstimes 4 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : محدودیت‌های ترافیکی روز عاشورا در میناب هرمزگان اعلام شد
newstimes 5 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : راهی برای بازگشت حسن یزدانی به اوج/ گزارشی از ستاره‌های کشتی در المپیک
newstimes 5 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : شاید این حقیقت ترسناک را باور نکنید، اما موجودات غیر زنده نیز در حال تکاملند! / عکس
newstimes 5 ساعت پيش [ 3 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : درمان سرطان معده با این گیاه دارویی
newstimes 6 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : توماس مولر از فوتبال ملی خداحافظی کرد
newstimes 6 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : آواها و اجراهایی ۱۵۰ ساله از یزد تا گیلان
newstimes 7 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : عکس| جوایز فردی کوپا آمریکا به چه کسانی رسید؟
newstimes 8 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : به عقب برگردم هرگز به پرسپولیس نمی‌رفتم/ جای رضاییان نیستم ولی کار اشتباهی انجام داد
newstimes 8 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : بهترین خودروهای جهان برای سالمندان: تویوتا کمری، هیوندای سوناتا و … /عکس
2 ماه پيش [ 9 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : دولت با نظام بانکی شوخی ندارد
1 ماه پيش [ 11 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : بیانیه مسعود پزشکیان درباره مناطق، اقوام، ادیان و مذاهب کشور
3 ماه پيش [ 9 بازدید ]
' target="_blank">خبر اقتصادی : ۱۸۰ هزار تن سیب زمینی مازاد، توسط بخش خصوصی صادر شد
29 روز پيش [ 5 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : همسر این کاندیدای ریاست جمهوری ۳۰ سال پیش فوت کرد /یک باغ در ارومیه دارم/گفتند دخترت در فلان جان فلان کاره است، گفتم بیایید زندگی من و او را ببینید
3 ماه پيش [ 12 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : «نون.خ۵» و «محفل» پربیننده‌ترین‌های رسانه ملی در نوروز و ماه رمضان ۱۴۰۳
3 ماه پيش [ 14 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : «سرنخ» یک برنامه متفاوت با ساختاری نو/ پخش فصل دوم در سال ۱۴۰۳ ادامه دارد
1 ماه پيش [ 8 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : حکایتی تأمل برانگیز از زیارت امام رضا (ع)
25 روز پيش [ 3 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : نماینده آمریکایی: نتانیاهو به عنوان جنایتکار جنگی نباید در کنگره سخنرانی کند
3 ماه پيش [ 7 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : پاس‌کاری لایحه عفاف و حجاب بین مجلس و شورای نگهبان /متن و حاشیه بررسی «محرمانه» و «فوری» یک لایحه
4 ماه پيش [ 15 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : جایگزین سراتو به بازار آمد!/ عکس
4 ماه پيش [ 19 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : برخی به دنبال مفت‌خوری معنوی هستند!
2 ماه پيش [ 8 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : «رجل سیاسی» کیست؟ – ایسنا
23 روز پيش [ 4 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : توهین جنجال برانگیز حسین الله کرم به نسل Z /قالیباف رأی ندارد /زاکانی و قاضی زاده به نفع جلیلی کنار بروند /جلیلی ۲۰ میلیون رأی دارد!
1 ماه پيش [ 8 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : ترکیب احتمالی تیم ملی مقابل ازبکستان/ بازگشت پرسپولیسی‌ها
3 ماه پيش [ 7 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : اختصاص جایزه ۴ میلیاردی برای طرح برگزیده «آسمانه هنر ایران»
1 ماه پيش [ 8 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : جواد مزدآبادی: تعامل مراکز فیلمنامه نویسی و دانشگاهی، راهکار اصلی خروج از شرایط فعلی است
1 ماه پيش [ 5 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : میرزایی: حضور حداکثری مردم در انتخابات راه رئیس‌جمهور شهید را ادامه‌دار خواهد کرد
27 روز پيش [ 5 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : سکوت قالیباف در مقابل پورمحمدی /پاسخی به سوالات درباره خودروهای شاسی بلند، طرح صیانت، لایحه عفاف و حجاب و …داده نشد
4 ماه پيش [ 18 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : دشمنان اصرار دارند بگویند قرآن اولویت جمهوری اسلامی نیست!
2 ماه پيش [ 11 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : واکنش جالب تارتار به گربه سیاه سپاهان/ در حق یک تیم ظلم کردید اگر…!

پاسخی بگذارید