مسیریابی کوانتومی چیست؟
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ فناوری موقعیت‌یاب جغرافیایی (GPS) به کاربران کمک می‌کند تا در هر نقطه‌ای از سطح زمین موقعیت خود را شناسایی کرده و راه رسیدن به مقصد را پیدا کنند؛ اما این دستاورد در همه‌ی محیط‌ها کارایی ندارد. برای مثال نمی‌توان در داخل ساختمان‌ها، محیط‌های زیرزمینی، زیرآب و در میان ساختمان‌های بلند استفاده کرد؛ زیرا در چنین محیط‌هایی سیگنال از دست می‌رود. به همین دلیل محققان بسیاری در تلاش هستند جایگزینی برای آن به وجود آورند.
گروهی از پژوهشگران موسسه ملی فناوری و استاندارهای آمریکا (NIST1) با استفاده از سیگنال‌های مغناطیسی فرکانس بسیار پایین، حسگرهای کوانتومی و اتم‌های روبیدیم، موفق به ساخت ابزاری شده‌اند که می‌تواند در محیط‌های مذکور، موقعیت افراد را شناسایی کند. این دستاورد را می‌توان به عنوان جایگزینی در زیردریایی‌ها، معدن‌ها و بسیاری محیط‌های دیگر به کار گرفت.
دیو هاو (Dave Howe)، رهبر پروژه گفت:
«بزرگ‌ترین چالش ارتباطات با فرکانس بسیار پایین، حساسیت ضعیف و پهنای باند بسیار محدود فرستنده و گیرنده است. این موضوع سرعت‌پایین داده‌ها را نشان می‌دهد.»
هاو ادمه داد:
«اتم‌ها قدرت پاسخ‌گویی بسیار سریع و حساسیت بسیار بالا را ارائه می‌دهند. در ارتباطات سنتی باید بین پهنای باند و میزان حساسیت دو طرف توافق صورت بگیرد. ما با حسگرهای کوانتومی هر دوی آن‌ها را با هم خواهیم داشت. افزایش حساسیت، محدوده‌ی ارتباط را گسترش می‌دهد و رویکرد کوانتومی، همانند تلفن‌های همراه، پهنای باند بالایی را در دسترس قرار می‌دهد.»
حسگرهای کوانتومی مانند یک مغناطیس‌سنج کار می‌کنند. اگر میدان مغناطیسی به سطح روبیدیم برسد، میزان چرخش اتم‌ها تغییر کرده و همین موضوع جریانی قابل‌اندازه‌گیری را به وجود می‌آورد. همچنین این حسگر می‌تواند سیگنال‌هایی مغناطیسی را شناسایی کند که میلیون‌ها بار کوچک‌تر از میدان مغناطیسی زمین هستند.
حسگرهای کوانتومی را می‌توان در دمای اتاق به کار گرفت. این حسگرها کوچک بوده و انرژی کمی مصرف می‌کنند و احتمالاً نسبت به نمونه‌های موجود ارزان‌تر خواهند بود. به‌علاوه این ابزار محدودیت‌های موقعیت‌یاب جغرافیایی را نداشته و با توجه به اینکه از ویژگی‌های طبیعی اتم بهره می‌گیرد، احتیاجی به تنظیم شدن چندین‌باره ندارد.
دانشمندان توضیح دادند با وجود تمام مزایای بالا حسگر مذکور با چالش‌های متعددی نیز همراه است. برای نمونه هم‌اینک میدان‌های مغناطیسی بسیاری در محیط وجود دارد و همین موضوع ممکن است در عملکرد حسگرهای موردبحث اختلال ایجاد کند. به علاوه محدوده‌ی تحت پوشش این فناوری تنها چند ده متر است. به همین دلیل هنوز نمی‌توان از آن به عنوان محصولی جهانی استفاده کرد.
از طرفی این دستاورد هنوز کاملاً دقیق نبوده و در تشخیص موقعیت خطا دارد. این میزان خطا در حدود 16 متر است؛ اما پژوهشگران امیدوارند در آینده‌ی نزدیک به بتوان آن را به زیر 3 متر کاهش داد.
1- National Institute of Standards and Technology
