Tàu điện ngầm Luân Đôn thử nghiệm la bàn lượng tử thay thế GPS

Kỹ thuật điều khiển
18/06/2024 16:21
Các nguyên tử khi được làm lạnh đến nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối sẽ hoạt động như sóng và điều này giúp các nhà nghiên cứu xác định vận tốc của chúng.
aa

Các nguyên tử khi được làm lạnh đến nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối sẽ hoạt động như sóng và điều này giúp các nhà nghiên cứu xác định vận tốc của chúng.

tau dien ngam luan don thu nghiem la ban luong tu thay the gps
Hình ảnh đại diện của la bàn lượng tử.

Các nhà khoa học tại Trung tâm Vật chất Lạnh thuộc Đại học Imperial College London những ngày này đang bận rộn vận chuyển vận chuyển một số thiết bị đặc biệt tới hệ thống tàu điện ngầm Luân Đôn. Trong số các vật phẩm này có một loạt tia laser, nguyên tử rubidium và một buồng chân không. Tất cả các thành phần để chế tạo và thử nghiệm la bàn lượng tử trên hệ thống tàu điện ngầm mang tính biểu tượng này.

Hệ thống Định vị Vệ tinh Toàn cầu (GNSS) hiện nay là một công cụ quan trọng đối với ngành công nghiệp giao thông vận tải. Cho dù đi bằng đường bộ, đường biển hay đường hàng không, các hệ thống định vị giúp xác định vị trí chính xác của phương tiện và tính toán thời gian đến đích, một tính năng quan trọng để duy trì chuỗi cung ứng.

Tuy nhiên, toàn bộ hệ thống định vị này dễ bị đối phương làm nhiễu và cũng dễ bị ảnh hưởng khi thời tiết xấu. Ngay cả khi dịch vụ được cải thiện trong các khu vực đô thị đông đúc bởi các tòa nhà cao tầng và các công trình khác, dịch vụ này cũng chỉ khả dụng cho các phương tiện giao thông dưới lòng đất hoặc hoạt động dưới nước.

Một giải pháp lượng tử

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Vật chất Lạnh thuộc ICL đang phát triển một la bàn lượng tử sử dụng hành vi của vật chất dưới nguyên tử để xác định chính xác vị trí của một đối tượng, bất kể nó được đặt ở đâu.

Hệ thống này độc lập với hệ thống vệ tinh và có thể hoạt động hiệu quả dưới lòng đất và dưới nước. Điều thú vị là các nhà nghiên cứu không cần phải phát minh ra một thiết bị hoàn toàn mới để đạt được điều này. Thay vào đó, họ đang làm việc với một cảm biến hiện có trong tất cả các điện thoại thông minh ngày nay – gia tốc kế.

Cảm biến có thể tính toán vận tốc của thiết bị đã thay đổi như thế nào theo thời gian. Sử dụng thông tin này cùng với điểm xuất phát của đối tượng, các nhà khoa học có thể xác định vị trí chính xác của nó tại bất kỳ thời điểm nào.

Điểm yếu duy nhất của ý tưởng này là gia tốc kế trong điện thoại thông minh của bạn không chính xác trong thời gian dài, vì vậy nhóm nghiên cứu cần xây dựng một gia tốc kế chính xác hơn bằng cách sử dụng cơ học lượng tử.

tau dien ngam luan don thu nghiem la ban luong tu thay the gps
Các nhà nghiên cứu ICL làm việc trên một đoàn tàu ngầm được sử dụng để kiểm tra đường ray. Ảnh: ICL

Kiểm tra trên Tàu điện ngầm

Khi các nguyên tử được làm lạnh đến nhiệt độ cực thấp, chúng hoạt động giống như sóng. Sử dụng thông tin về cách chúng di chuyển, các nhà vật lý có thể đo lường những thay đổi về vị trí của thiết bị.

Các nhà nghiên cứu tại ICL đang sử dụng các nguyên tử rubidium trong thiết lập của họ và một loạt tia laser để làm lạnh chúng đến nhiệt độ ngay trên độ không tuyệt đối. Toàn bộ cụm lắp ráp này nằm bên trong một buồng chân không và kết quả đầy hứa hẹn đã thu được khi thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Để thử nó trong thế giới thực, các nhà nghiên cứu đã làm việc trên Tàu điện ngầm Luân Đôn, nơi các thành phần đã được sử dụng để tạo ra một thiết bị độc lập có thể đo chính xác vận tốc của tàu và sử dụng nó để xác định vị trí của tàu.

Các thí nghiệm này đang được thực hiện trên các đoàn tàu thử nghiệm theo dõi của Tàu điện ngầm chứ không phải các dịch vụ đi lại. Tuy nhiên, nếu các thử nghiệm thành công, một ngày nào đó chúng có thể được sử dụng trên dịch vụ để theo dõi 540 đoàn tàu phóng to dưới lòng đất vào giờ cao điểm ở thủ đô.

Thí nghiệm này rất hữu ích vì nó tái tạo một kịch bản trong đời thực về việc sử dụng cảm biến dưới lòng đất. Nó cũng sẽ giúp dịch vụ tránh khỏi sự cố khi làm việc trên hàng trăm dặm cáp hiện đang được lắp đặt để theo dõi các chuyến tàu dưới lòng đất.

Hồng Minh (Theo interestingengineering)

Bài liên quan
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Trường THPT Nguyễn Gia Thiều 77 năm miệt mài nuôi dưỡng tài năng cho đất nước

Trường THPT Nguyễn Gia Thiều 77 năm miệt mài nuôi dưỡng tài năng cho đất nước

Trong không khí rộn ràng khai trường của ngày 5/9, thầy và trò Trường THPT Nguyễn Gia Thiều trang trọng tổ chức Lễ Khai giảng năm học 2026-2027, chuẩn bị sẵn sàng tinh thần, trí tuệ bước vào một năm học mới, ghi dấu trên hành trình mới của mái trường 77 năm truyền thống.
Nhiều ông lớn bất động sản nhà ở tiếp tục gia tăng đòn bẩy tài chính

Nhiều ông lớn bất động sản nhà ở tiếp tục gia tăng đòn bẩy tài chính

Trong bối cảnh lãi suất tăng cao, nhiều ông lớn đầu ngành bất động sản nhà ở tiếp tục gia tăng đòn bẩy tài chính nhằm đẩy mạnh đầu tư, hướng đến đón đầu làn sóng mới của thị trường.
Trường Liên cấp Đa Trí Tuệ: Tiếp tục đầu tư đổi mới công nghệ trong giáo dục toàn diện

Trường Liên cấp Đa Trí Tuệ: Tiếp tục đầu tư đổi mới công nghệ trong giáo dục toàn diện

Sáng ngày 5/9, hòa chung không khí khai giảng tưng bừng trên cả nước, Trường Liên cấp Đa Trí Tuệ (MIS) trang trọng tổ chức lễ khai giảng, truyền tải nhiều thông điệp đổi mới giáo dục toàn diện và trường học hạnh phúc nhân ngày đầu năm học mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/9/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tý nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/9/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tý nên thận trọng quyết định

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 6/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
AI “ngốn” điện như thế nào trong sinh hoạt đời thường, điều có thể bạn chưa biết?

AI “ngốn” điện như thế nào trong sinh hoạt đời thường, điều có thể bạn chưa biết?

Một cú click trên điện thoại gần như không để lại dấu vết về điện năng, nhưng phía sau đó có thể là cả hệ thống máy chủ, GPU và làm mát đang hoạt động để trả lời một yêu cầu AI. Vậy làm thế nào dùng đúng, dùng đủ để mỗi kWh điện tạo ra nhiều giá trị hơn?
Trường Tiểu học và THCS Tiên Dương: Khí thế mới cho hành trình gieo tri thức

Trường Tiểu học và THCS Tiên Dương: Khí thế mới cho hành trình gieo tri thức

Sáng 5/9, hòa chung không khí ngày hội khai trường trên cả nước, thầy và trò Trường Tiểu học và Trung học cơ sở Tiên Dương, xã Phúc Thịnh, Hà Nội tưng bừng tổ chức Lễ khai giảng năm học 2026-2027. Tiếng trống khai trường vang lên mở đầu một năm học mới với niềm tin, khí thế và nhiều kỳ vọng.
Thủ tướng Lê Minh Hưng: Giáo dục phải đi trước để kiến tạo tương lai đất nước

Thủ tướng Lê Minh Hưng: Giáo dục phải đi trước để kiến tạo tương lai đất nước

Sáng 5/9, tại tỉnh Lào Cai, Thủ tướng Chính phủ Lê Minh Hưng dự và phát biểu tại lễ khai giảng năm học 2026-2027 và khánh thành các trường phổ thông nội trú liên cấp tại các xã biên giới đất liền.
Thư của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm gửi ngành giáo dục nhân dịp Khai giảng năm học mới 2026-2027

Thư của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm gửi ngành giáo dục nhân dịp Khai giảng năm học mới 2026-2027

Nhân dịp khai giảng năm học 2026-2027, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đã gửi thư tới ngành giáo dục. Tạp chí Tự động hóa Ngày nay trân trọng giới thiệu toàn văn Thư của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm.
Trường THCS Trần Duy Hưng: Đổi mới để học sinh làm chủ tương lai

Trường THCS Trần Duy Hưng: Đổi mới để học sinh làm chủ tương lai

Sáng 5/9, Trường THCS Trần Duy Hưng, phường Yên Hòa, Hà Nội tổ chức lễ khai giảng năm học 2026-2027 trong không khí trang trọng, phấn khởi. Đồng chí Trần Đức Thắng, Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Thành ủy Hà Nội dự và chung vui cùng thầy, trò nhà trường.
TP.Hồ Chí Minh bước vào cao điểm 150 ngày hoàn thành kế hoạch tăng trưởng 2 con số

TP.Hồ Chí Minh bước vào cao điểm 150 ngày hoàn thành kế hoạch tăng trưởng 2 con số

Sau 8 tháng năm 2026, kinh tế TP.Hồ Chí Minh tiếp tục duy trì đà tăng trưởng tích cực với nhiều chỉ tiêu đạt mức tăng khá. Công nghiệp, thương mại - dịch vụ, xuất nhập khẩu, thu hút đầu tư nước ngoài và hoạt động doanh nghiệp tiếp tục tạo nền tảng cho mục tiêu tăng trưởng GRDP từ 10% trở lên.