پنجشنبه, ۴ مرداد ۱۴۰۳ /
24921
۲۹ خرداد ۱۴۰۳ - ۱۶:۱۷
6 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.»

خبر سبک زندگی : قطب‌نمای کوانتومی جانشین GPS می‌شود

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.

خبر سبک زندگی : قطب‌نمای کوانتومی جانشین GPS می‌شود

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.

2 ماه پيش [ 130 بازدید ]
4 ماه پيش [ 112 بازدید ]
4 ماه پيش [ 92 بازدید ]
3 ماه پيش [ 89 بازدید ]
3 ماه پيش [ 85 بازدید ]
3 ماه پيش [ 81 بازدید ]
3 ماه پيش [ 81 بازدید ]
3 ماه پيش [ 79 بازدید ]
4 ماه پيش [ 71 بازدید ]
4 ماه پيش [ 71 بازدید ]
4 ماه پيش [ 69 بازدید ]
4 ماه پيش [ 61 بازدید ]
3 ماه پيش [ 61 بازدید ]
4 ماه پيش [ 60 بازدید ]
4 ماه پيش [ 59 بازدید ]
4 ماه پيش [ 58 بازدید ]
4 ماه پيش [ 58 بازدید ]
3 ماه پيش [ 57 بازدید ]
4 ماه پيش [ 56 بازدید ]
4 ماه پيش [ 56 بازدید ]
newstimes 5 دقيقه پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر اقتصادی : صرفه جویی ۱۳۰۰ مگاواتی ادارات در مصرف برق
newstimes 8 دقيقه پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : اگر واقعیت‌ها را بگویم برای بعضی‌ها آبرو نمی‌ماند/ آقای مدیر اگر جرات دارد اسم من را بیاورد!
newstimes 35 دقيقه پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : رئیسی: تعامل مجلس و دولت بر اساس شاخص های رهبر انقلاب خواهد بود
newstimes 47 دقيقه پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : پایان اولین هفته مرداد‌ماه کدام گالری برویم؟
newstimes 1 ساعت پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : واکنش آذری جهرمی به خبر معاون اولی لاریجانی در دولت پزشکیان/ اگر پزشکیان از من کمک بخواهد، حتما هستم/ پای کار ایستاده ام و خواهم ایستاد
newstimes 1 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر اقتصادی : دریافت ۱۵۰ میلیارد تومان مالیات از ۱۱۰۰ خانه خالی
newstimes 2 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : علی‌آبادی: باید نگاه استاندارد و جامع به مسائل داشته باشیم
newstimes 2 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : آخر هفته گرم تابستانی همراه با فیلم‌های سینمایی و تلویزیونی
newstimes 2 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : این گرگ می‌خواهد بازی کند یا حمله؟
newstimes 2 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : شعارهای سازمان یافته علیه محممدجواد ظریف /این کارها خودجوش نیست /نمی شود گفت که نیروها خودسرند
newstimes 2 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : استقلال را قهرمان تحویل می‌دادم، سیزدهم تحویل می‌گرفتم/ مگر در قطر سقف قرارداد دارند؟!
newstimes 3 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : خزایی: رییس‌جمهور منتخب فارغ از نگاه‌های سیاسی کابینه خود را تشکیل دهد
newstimes 3 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : نوفل لوشاتو چه آثاری را روی صحنه نمایش دارد؟
newstimes 3 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : مسعود پزشکیان؛ نماد امید کودکان نسل الفا در احقاق حقوقشان
newstimes 3 ساعت پيش [ 0 بازدید ]
' target="_blank">خبر ورزشی : قبول کردن کاپیتانی نکونام بی‌احترامی بود/ وقتی رفتم، استقلال ۹ امتیاز با تیم دوم فاصله داشت
newstimes 4 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر فرهنگی هنری : سند ملی تجسمی باعث جلوگیری از موازی‌کاری و حمایت از فعالان این حوزه می‌شود
newstimes 4 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : چرا گاهی حتی با ورزش هم وزن کم نمی‌کنیم؟
newstimes 5 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر سیاسی : روایت نماینده ولی فقیه در سپاه از دیدار با رئیس جمهور منتخب
newstimes 5 ساعت پيش [ 1 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : توصیه ویژه حسین مرعشی به پزشکیان درباره نوع رابطه اش با رهبر انقلاب
newstimes 8 ساعت پيش [ 3 بازدید ]
' target="_blank">خبر روز : پیش بینی زود هنگام صدراعظم آلمان: کامالا هریس پیروز انتخابات آمریکاست/ به اسرائیل سلاح تحویل داده‌ایم و تصمیمی برای توقف این کار نگرفته‌ایم
newstimes 1 ماه پيش [ 6 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : این کفش از چرم آناناس است!
newstimes 2 ماه پيش [ 11 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : بمب‌افکن رادارگریز چینی نیامده تن آمریکایی‌ها را به لرزه درآورد! / عکس
newstimes 30 روز پيش [ 11 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : جگواروندی، گربه‌ ترسناکی که سوت می‌زند، جیک‌جیک می‌کند و ۱۳ صدای متفاوت درمی‌آورد!/ عکس
newstimes 1 روز پيش [ 2 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : بنویسید نمایش تحول صنعت خودروی ایران، بخوانید نمایش تحول صنعت خودروی چین!
newstimes 3 روز پيش [ 3 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : چگونه احساسات ما صورتمان را قرمز می‌کنند؟
newstimes 3 ماه پيش [ 15 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : تصویر روز ناسا: پیش‌بینی وضع هوا در سیاره فراخورشیدی «اسطرلاب»
newstimes 2 ماه پيش [ 14 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : این مارها نمرده‌اند؛ فریب نخورید!/ عکس
newstimes 4 ماه پيش [ 12 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : آخرالزمانی که هوش مصنوعی به پا می‌کند / چه کسانی باید نگران باشند؟
newstimes 15 روز پيش [ 6 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : دسترسی ایرانی‌ها به Chat GPT کاملا مسدود می‌شود؟
newstimes 2 ماه پيش [ 11 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : کشف عجیب دانشمندان از تحول آهنگ / ترانه‌ها ساده و آسان شده‌اند!
newstimes 3 ماه پيش [ 16 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : تصور روز ناسا: سحابی کله‌ماهی!
newstimes 2 ماه پيش [ 12 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : تصویر روز ناسا: شناسایی عامل شفق‌های قطبی شب‌های اخیر
newstimes 4 ماه پيش [ 11 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : محصول جنجالی اپل همدست دزدها شد!
newstimes 4 ماه پيش [ 15 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : برخورد قوی‌ترین طوفان خورشیدی سالیان اخیر به زمین
newstimes 3 ماه پيش [ 20 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : گام بلند دانشمندان در درمان سرطان/ لیپیدها زیر ذره‌بین می‌روند!
newstimes 4 ماه پيش [ 28 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : ماکت آیفون ۱۶ و آیفون ۱۶ پرو لو رفت/ عکس
newstimes 4 ماه پيش [ 20 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : یازده اختراع بزرگ که جهان را تغییر داد
newstimes 1 ماه پيش [ 3 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : این مرسدس‌بنز از برج‌های الهیه گران‌تر است!
newstimes 3 ماه پيش [ 12 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : این باکتری، سرطان مرگبار لوزالمعده را درمان می‌کند؟
newstimes 16 روز پيش [ 7 بازدید ]
' target="_blank">خبر سبک زندگی : ربات پپر دانشگاه خاتم راهی مسابقات جهانی ربوکاپ شد!

پاسخی بگذارید