GPS nie działa? Chip fotoniczny pomaga dronom latać w obszarach o słabym sygnale

Dzięki funduszom z National Science Foundation naukowcy z Uniwersytetu w Rochester opracowują chipy fotoniczne, które wykorzystują technikę kwantową zwaną wzmacnianiem słabej wartości w celu zastąpienia mechanicznych żyroskopów stosowanych w dronach, umożliwiając im latanie tam, gdzie sygnały GPS są zablokowane lub niedostępne. Technikę kwantową zwaną „wzmocnieniem słabej wartości” zastępuje się mechaniczne żyroskopy stosowane w dronach, umożliwiając im latanie tam, gdzie sygnały GPS są zablokowane lub niedostępne.
Korzystając z tej technologii kwantowej, naukowcy chcą zapewnić ten sam poziom czułości małego, ręcznego chipa fotonicznego, co duży blok żyroskopów optycznych, co mogłoby zmienić nawigację dronów.
Jaime Cardenas, profesor nadzwyczajny w Instytucie Optyki, otrzymał nowy grant National Science Foundation na opracowanie takich chipów do 2026 roku.
Żyroskopy światłowodowe stosowane obecnie w najnowocześniejszych dronach zawierają szpule nici światłowodowych o długości kilku kilometrów lub o ograniczonym zakresie dynamicznym, powiedziała Cardenas.
Obecnie czułość i stabilność żyroskopu należy zasadniczo porównać z jego rozmiarem i wagą. „W miarę jak bezzałogowe statki powietrzne, drony i satelity stają się coraz mniejsze i wszechobecne, zapotrzebowanie na ultrakompaktowe żyroskopy do celów nawigacyjnych stanie się krytyczne. Najnowocześniejsze miniaturowe żyroskopy są kompaktowe i wytrzymałe, ale brakuje im wydajności, co utrudnia ich użycie w nawigacji.”
Według Cardenas wzmocnienie o małej wartości ma przewagę nad tradycyjnymi metodami, ponieważ wzmacnia sygnał interferometryczny bez konieczności wzmacniania kilku form szumu technicznego. Jednakże poprzednie demonstracje wzmocnienia o słabych wartościach wymagały skomplikowanych konfiguracji laboratoryjnych i precyzyjnych kalibracji; Cardenas pracowała nad wzmocnieniem słabych wartości w chipie mikrofotonicznym przy użyciu wysokiej jakości rezonatorów pierścieniowych.
Współpracownikami Cardenas przy projekcie jest fizyk Andrew Jordan, wcześniej pracownik naukowy na Uniwersytecie w Rochester, a obecnie w Chapman U. Cardenas twierdzi, że będzie także współpracował z uniwersyteckim Centrum Przywództwa i Różnorodności im. Davida T. Kearnsa, aby poszerzyć udział niedostatecznie reprezentowanych grup poprzez doświadczenia badawcze z udziałem uczniów szkół średnich w okręgu szkolnym Rochester City i zainspirować ich do aspiracji do kariery w dziedzinach STEM.