Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki fizikçiler, bir zamanlar neredeyse imkansız olduğu düşünülen, ultra soğuk atomlar kullanarak 3 boyutlu ivmelenmeyi ölçebilen çığır açıcı bir kuantum cihazı geliştirdiler.
Rubidyum atomlarını mutlak sıfıra yakın bir seviyeye soğutarak ve bunları kuantum süperpozisyonlarına bölerek, ekip ivmelenme desenlerini çözmek için yapay zeka tarafından yönlendirilen kompakt bir atom interferometresi inşa etti. Sensör hala geleneksel GPS ve ivmeölçerlerin gerisinde kalsa da, denizaltılar veya uzay araçları gibi araçlar için navigasyonda devrim yaratmaya ve potansiyel olarak eskiyen elektroniklere zamansız, atom tabanlı bir alternatif sunmaya hazır.
Kuantum sensör üç boyutlu hareket takibi
Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki fizikçiler, yeni bir çalışmada, inanılmaz derecede soğuk sıcaklıklara soğutulmuş bir atom bulutunu üç boyutta ivmelenmeyi aynı anda ölçmek için kullandılar. Birçok bilim insanının mümkün olduğunu düşünmediği bir başarı elde ettiler. Yeni bir tür atom “interferometresi” olan cihaz, bir gün insanların denizaltılarda, uzay araçlarında, arabalarda ve diğer araçlarda daha hassas bir şekilde gezinmesine yardımcı olabilir.
Çalışmanın ortak yazarlarından ve CU Boulder Fizik Bölümü’nde lisansüstü öğrencisi olan Kendall Mehling: “Geleneksel atom interferometreleri yalnızca tek bir boyuttaki ivmeyi ölçebilir, ancak biz üç boyutlu bir dünyada yaşıyoruz. Nereye gittiğimi ve nereden geldiğimi bilmek için ivmemi üç boyutta da takip etmem gerekiyor” dedi.
Araştırmacılar bu ay Science Advances dergisinde “Optik kafeste vektör atom ivmeölçer” başlıklı makalelerini yayınladılar. Ekipte Mehling; fizik alanında doktora sonrası araştırmacı Catie LeDesma; ve CU Boulder ile Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) arasındaki ortak araştırma enstitüsü olan JILA’nın fizik profesörü ve üyesi Murray Holland yer aldı.
2023 yılında NASA, sensör teknolojisini geliştirmeye devam etmeleri için CU Boulder araştırmacılarına kurumun Quantum Pathways Enstitüsü aracılığıyla 5.5 milyon dolarlık bir hibe verdi. Yeni cihaz bir mühendislik harikası: Holland ve meslektaşları, on binlerce rubidyum atomundan oluşan bir bulutu yerinde tutmak için insan saçı kadar ince altı lazer kullanıyor. Daha sonra, yapay zekanın yardımıyla, bu lazerleri karmaşık desenlerde manipüle ediyorlar. Bu da ekibin, arabanızdaki gaz pedalına basmak gibi küçük ivmelere tepki verirken atomların davranışını ölçmesine olanak tanıyor.
Günümüzde, çoğu araç ivmeyi GPS ve ivmeölçer olarak bilinen geleneksel veya “klasik” elektronik cihazlar kullanarak izliyor. Ekibin kuantum cihazının bu araçlarla rekabet edebilmesi için kat etmesi gereken uzun bir yol var. Ancak araştırmacılar atomlara dayalı navigasyon teknolojisi için çok fazla umut görüyorlar.
