TL;DR
El GPS es confiable hasta que alguien interfiere con la señal. El científico de Quantum X Labs, Nir Sharon (también profesor asociado en la Universidad de Tel Aviv), sostiene que los giroscopios cuánticos y los relojes atómicos miniaturizados pueden reducir el error acumulativo que siempre ha limitado la navegación a estima, proporcionando a los vehículos, aviones y plataformas de defensa autónomos una navegación intrínseca que conserva un posicionamiento útil cuando los satélites no están disponibles. La empresa tiene prototipos científicos en el laboratorio y está trabajando para traducirlos a aplicaciones de productos.
El GPS está tan arraigado en la vida moderna que su infraestructura Es casi invisible. Un conductor abre un mapa, un avión sigue su sistema de navegación o un autónomo La máquina calcula su posición y la infraestructura subyacente desaparece de la vista. Nir Sharon, Jefe Cuántico Tecnología Científico en Laboratorios Quantum X y profesor asociado de matemáticas aplicadas en la Universidad de Tel Aviv, sostiene que esta aparente confiabilidad oculta una debilidad estructural.
“El problema del GPS es casi el éxito del GPS en sí,«, explica Sharon.»La gente ve un sistema que funciona de forma silenciosa y precisa, por lo que suponen que la infraestructura subyacente es igualmente sólida. Sin embargo, la señal puede bloquearse o falsificarse con sorprendentemente poco esfuerzo. Un sistema puede parecer perfectamente estable hasta que alguien interfiere con la señal de la que depende.«
En su opinión, la vulnerabilidad es más difícil de ignorar a medida que los sistemas de navegación se trasladan a entornos donde los errores de posicionamiento tienen consecuencias. Sharon señala que los aviones, los vehículos autónomos, la maquinaria agrícola y defensa Las plataformas requieren datos de ubicación continuos y confiables. Sostiene que un sistema de navegación que pierde su referencia externa puede dejar a la máquina sin una forma confiable de determinar dónde se encuentra.
Ese problema adquiere mayores consecuencias una vez que el tiempo entra en la ecuación. Los relojes de precisión sustentan la sincronización entre sistemas sofisticados, incluida la infraestructura de comunicaciones y navegación. Sharon sostiene que la cuestión no es simplemente si un dispositivo puede decir la hora, sino con qué precisión puede medirla cuando la sincronización misma se convierte en parte del rendimiento del sistema.
“La gente suele preguntar por qué necesitamos un reloj tan preciso cuando ya tenemos uno en nuestro teléfono o computadora.«, dice.»La necesidad se vuelve clara en sistemas que requieren una sincronización precisa. La navegación funciona de la misma manera. Si sabes dónde estás y puedes medir cómo te mueves, podrás seguir navegando incluso cuando la señal externa desaparezca.«
El concepto subyacente es notablemente antiguo. La navegación a estima, explica Sharon, permite a un sistema estimar su posición desde un punto de partida conocido midiendo la dirección y el movimiento. Sostiene que su debilidad es el error acumulativo. Las pequeñas imprecisiones pueden agravarse con cada movimiento, ampliando gradualmente la incertidumbre en torno a la posición estimada.
La detección cuántica, señala Sharon, ofrece una ruta para reducir ese error. Los giroscopios cuánticos pueden utilizar fenómenos cuánticos para realizar mediciones extremadamente sensibles de rotación y movimiento, mientras que los relojes cuánticos pueden proporcionar referencias de tiempo muy precisas. El objetivo es una nueva generación de sensores capaces de apoyar la navegación y que puedan retener información posicional útil cuando las señales de los satélites dejen de estar disponibles.
Quantum X Labs, una empresa israelí multidisciplinaria de tecnología cuántica, está desarrollando tecnologías en computación cuántica, software cuántico y detección cuántica. Su cartera de sensores incluye un giroscopio cuántico y un reloj de rubidio de haz atómico miniaturizado. Según Sharon, la empresa cuenta con prototipos científicos y sistemas de prueba de concepto que funcionan en entornos de laboratorio, y se está trabajando para traducirlos en aplicaciones de productos.
Sharon caracteriza el desafío actual como un desafío cada vez mayor. ingeniería problema. Los fundamentos científicos están avanzando, mientras que la comercialización requiere que los sensores sean lo suficientemente compactos, robustos y de aplicación específica para industrias que tienen diferentes requisitos de rendimiento.
“Desarrollar la ciencia es una parte del viaje,«, dice Sharon. «Convertir esa ciencia en algo que un fabricante de automóviles o de aviones pueda realmente integrar requiere un nivel diferente de ingeniería y comprensión del mercado. Estamos trabajando con socios porque el camino desde una prueba de concepto de laboratorio hasta un producto requiere comprender exactamente lo que necesita el usuario final.«
Las implicaciones alcanzan especialmente a los sistemas autónomos. Sharon explica que un vehículo que opera a gran velocidad no puede simplemente detenerse porque su posicionamiento satelital ha desaparecido, o que un dron o robot que ingresa a un entorno cerrado puede no tener ninguna señal de posicionamiento externo continuo.
Sharon ve la navegación intrínseca como un componente crítico de la próxima generación de sistemas autónomos. “En algún momento, hay que preguntarse qué pasa cuando el GPS no está disponible,«, dice.»Si un coche autónomo llega a una situación en la que su sistema dice: «No tenemos ubicación GPS, por lo que no podemos continuar», esa es una limitación fundamental. Un sistema de navegación intrínseco podría permitir que el vehículo siga funcionando, al menos lo suficientemente bien como para llegar a un destino seguro.«
La detección cuántica, en su opinión, apunta hacia un cambio en la forma en que se concibe la infraestructura de navegación. El GPS puede seguir siendo una referencia importante, pero los sistemas que pueden medir de forma independiente el movimiento, la orientación y el tiempo podrían proporcionar la resiliencia que requieren máquinas cada vez más autónomas.
Laboratorios Quantum X se está desarrollando hacia ese futuro con una cartera que abarca sensores y otras tecnologías cuánticas, respaldada por una red que incluye colaboraciones académicas y de la industria. La pregunta más importante es si la próxima generación de máquinas puede permitirse el lujo de depender de una única señal externa para algo tan fundamental como saber dónde están.