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
Nhà máy Mỹ tăng tốc tự động hóa nhưng đang đối mặt với một “nút thắt” khác

Nhà máy Mỹ tăng tốc tự động hóa nhưng đang đối mặt với một “nút thắt” khác

Làn sóng đầu tư mới đang thúc đẩy ngành sản xuất Mỹ mở rộng nhà máy, sản xuất chip, pin, robot, tàu biển và thiết bị quốc phòng. Tuy nhiên, bên cạnh bài toán thiếu lao động, một thách thức ít được chú ý đang ngày càng rõ nét: làm thế nào để giữ lại tri thức và kinh nghiệm vận hành khi lực lượng lao động già hóa và các chuyên gia lần lượt nghỉ việc?
Hà Nội hỗ trợ lắp điện mặt trời mái nhà: Để chính sách đi vào cuộc sống

Hà Nội hỗ trợ lắp điện mặt trời mái nhà: Để chính sách đi vào cuộc sống

Chính sách hỗ trợ tối đa 6 triệu đồng cho mỗi hộ lắp điện mặt trời mái nhà và hệ thống lưu trữ được kỳ vọng tạo thêm động lực phát triển nguồn điện tại chỗ. Tuy nhiên, với người dân, quyết định đầu tư không chỉ phụ thuộc khoản hỗ trợ mà còn liên quan đến chi phí ban đầu, thời gian hoàn vốn, chất lượng thiết bị và an toàn vận hành.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/9: Giữ danh mục, hạn chế việc bắt đáy thêm

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/9: Giữ danh mục, hạn chế việc bắt đáy thêm

Áp lực điều chỉnh tiếp tục gia tăng khiến VN-Index rời xa mốc 1.800 điểm. Trong bối cảnh lực cầu chưa đủ mạnh, nhà đầu tư nên duy trì danh mục hiện tại, hạn chế bắt đáy và chờ tín hiệu tích cực rõ hơn tại các vùng hỗ trợ.
Gần 40.000 trẻ em cả nước vui đón Trung thu cùng Vinamilk

Gần 40.000 trẻ em cả nước vui đón Trung thu cùng Vinamilk

Từ vùng cao đến biên giới, hải đảo, gần 40.000 trẻ em khắp cả nước đã được tham gia các hoạt động vui hội trăng rằm, trải nghiệm những sân chơi bổ ích và đón nhận các phần quà dinh dưỡng từ Vinamilk. Trong đó, chương trình "Trăng về đại ngàn - Vui hội Trung thu" dành cho trẻ em thụ hưởng Quỹ sữa Vươn cao Việt Nam tại Đắk Lắk là một điểm nhấn, góp phần mang đến cho các em một mùa Trung thu ý nghĩa.
Thị trường chứng khoán ngày 24/9: VN Index mất hơn 26 điểm, nhóm Vingroup tạo áp lực lớn đến chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 24/9: VN Index mất hơn 26 điểm, nhóm Vingroup tạo áp lực lớn đến chỉ số

VN Index tiếp tục lao dốc, mất sâu mốc 1.800 điểm và đang thử thách vùng hỗ trợ tại đường MA50. Tuy nhiên, gần 15 trong tổng số 26,56 điểm giảm lại đến từ nhóm Vingroup, cho thấy bức tranh bên dưới chỉ số không hoàn toàn đồng nghĩa với một cuộc bán tháo toàn thị trường.
Phát triển công nghiệp vật liệu: Từ lợi thế tài nguyên đến làm chủ công nghệ

Phát triển công nghiệp vật liệu: Từ lợi thế tài nguyên đến làm chủ công nghệ

Chiều 24/9, Ban Tuyên giáo Trung ương chủ trì, phối hợp với Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng các cơ quan liên quan tổ chức Hội thảo "Tuyên truyền, phổ biến, quán triệt Kết luận số 83-KL/TW ngày 8/8/2026 của Bộ Chính trị về phát triển công nghiệp vật liệu Việt Nam.
111 đảng viên thuộc Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam được trao tặng Huy hiệu đảng

111 đảng viên thuộc Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam được trao tặng Huy hiệu đảng

Sáng ngày 24/9/2026, tại trụ sở Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam), Đảng ủy Mặt trận Tổ quốc Việt Nam, các đoàn thể Trung ương và Đảng ủy Liên hiệp Hội Việt Nam tổ chức Lễ trao tặng huy hiệu Đảng cho 111 đảng viên thuộc Đảng bộ được xét tặng vào dịp Quốc khánh 2/9/2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/9/2026: Tuổi Ngọ tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/9/2026: Tuổi Ngọ tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh nóng vội

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 25/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Đào tạo CNC: Từ cập nhật công nghệ đến xây dựng mạng lưới nhân lực

Đào tạo CNC: Từ cập nhật công nghệ đến xây dựng mạng lưới nhân lực

Trong sản xuất cơ khí hiện đại, làm chủ công nghệ CNC không chỉ phụ thuộc vào thiết bị mà còn đòi hỏi đội ngũ nhân lực có khả năng vận hành, lập trình và chuyển giao công nghệ.
Làm thế nào để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển?

Làm thế nào để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển?

Trong các nhà máy hiện đại, độ tin cậy của hệ thống điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, chất lượng sản phẩm và thời gian vận hành. Với những quy trình liên tục hoặc theo mẻ có giá trị sản phẩm cao, một sự cố nhỏ ở bộ điều khiển, nguồn điện, cảm biến hay mạng truyền thông cũng có thể dẫn tới gián đoạn sản xuất đáng kể. Vì vậy, nâng cao độ tin cậy cần được xem xét ngay từ khâu thiết kế thay vì chỉ xử lý khi sự cố xảy ra.