Suurin osa navigoinnista perustuu nykyään maailmanlaajuisiin satelliittinavigointijärjestelmiin, kuten GPS:ään, joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja maapallolta kiertävistä satelliiteista. Imperial College Lontoon ja M Squaredin -yhtiön tutkijoista muodostunut tutkijaryhmä on esitellyt ensimmäistä kvanttinavigointiin sopivaa itsenäistä kiihtyvyysmittaria. Kvanttikompassi on itsenäinen järjestelmä, joka ei tukeudu ulkoisiin signaaleihin. Tämä on erityisen tärkeää, koska satelliittisignaaleja voidaan häiritä tai manipuloida kuten viime aikoina on suomessakin havaittu.
Kiihtyvyysanturit mittaavat kuten nykyisetkin tähän tekniikkaan perustuvat kompassit, miten objektin nopeus muuttuu ajan myötä. Tämän ja kohteen alkupisteeseen avulla voidaan laskea uusi asema.
Brittien kvanttikiihtyvyysmittari tukeutuu tarkkuuteen ja täsmällisyyteen mittaamalla superkylmien atomien ominaisuuksia. Erittäin alhaisissa lämpötiloissa atomit käyttäytyvät kvanttimaisesti, toimien sekä aineen että aaltojen tapaan.
Tohtori Joseph Cotter Imperial Collegesta sanoo, että kun atomit ovat erittäin kylmiä, on käytettävä kvanttimekaniikkaa kuvailemaan, miten ne liikkuvat. – Tämä antaa meille mahdollisuuden tehdä niin kutsuttu atomi-interferometri.
Kun atomit putoavat, niiden aalto-ominaisuuksiin vaikuttaa ajoneuvon kiihtyvyys. Optisen viivaimen avulla kiihtyvyysmittari kykenee mittaamaan nämä pienet muutokset hyvin tarkasti.
Atomit saadaan riittävän kylmiksi erittäin tehokkailla lasereilla, joita voidaan tarkasti hallita. Nykyinen järjestelmä on suunniteltu suurten ajoneuvojen, kuten laivojen ja jopa junien navigointiin. Periaatetta voidaan kuitenkin käyttää myös perustavanlaatuiseen tieteelliseen tutkimukseen, kuten pimeän energian etsintään ja gravitaatioaaltojen etsimiseen, joiden parissa myös Imperium Collegen tiimi työskentelee.
Veijo Hänninen
12.11.2018
