L’accelerometro quantistico ci porterà a destinazione senza bisogno del GPS
Il futuro della navigazione non è affidato ai satelliti, ma alla meccanica quantistica. I ricercatori inglesi hanno appena presentato il primo accelerometro quantistico commerciale, che guida navi e treni a destinazione usando come unici punti di riferimento il punto di partenza e il modo in cui la loro velocità cambia nel tempo.
I navigatori satellitari non sono infallibili. Capita che non funzionino a causa di ostacoli fisici (edifici molto alti, per esempio), perché ci si trova in aree non coperte dal segnale o perché sono stati disattivati per esigenze militari. Per far fronte a queste evenienze un gruppo di ricercatori inglesi ha messo a punto un accelerometro quantistico, uno strumento molto preciso ed efficiente. L’hanno realizzato gli scienziati dell’Imperial College di Londra, insieme all’azienda M Squared specializzata in tecnologie quantistiche, nell’ambito dello UK National Quantum Technologies Programme. Il risultato è un sistema in grado di accertare l’esatta posizione di qualsiasi cosa sulla Terra senza fare affidamento sui satelliti.
Per funzionare, il GPS invia e riceve segnali dai satelliti in orbita attorno alla Terra. Nel momento in cui questo tipo di trasmissione è oscurata per qualsiasi motivo, il GPS non funziona. L’accelerometro quantistico invece è un dispositivo di tipo “standalone”, ossia autonomo e indipendente. I ricercatori calcolano che in futuro i dispositivi di questo tipo consentiranno a una persona di navigare misurando la propria accelerazione e rotazione, senza la necessità di collegarsi a un satellite GPS. Non solo: permetteranno la navigazione all’interno di edifici, di aree disastrate e persino di sottomarini.
Come funziona è un po’ complicato. Per sommi capi, un accelerometro quantistico sfrutta laser molto potenti che possono essere controllati con grande precisione e che raffreddano gli atomi a temperature bassissime. Gli atomi “super freddi” dentro al dispositivo si comportano in modo “quantico”, come delle onde. Il professore Joseph Cotter del Center for Cold Matter dell’Imperial College, ha spiegato che “quando gli atomi sono ultra-freddi, dobbiamo usare la meccanica quantistica per descrivere come si muovono, e questo ci permette di fare quello che chiamiamo un interferometro per l’atomo”.
Quando gli atomi cadono, le loro proprietà ondulatorie sono influenzate dall’accelerazione del veicolo. Usando un “righello ottico”, l’accelerometro è in grado di misurare questi cambiamenti minuscoli in modo molto preciso. Il risultato è che i valori rilevati concorrono a tracciare con grandissima precisione la posizione del dispositivo stesso, usando come unici punti di riferimento il punto di partenza e il modo in cui la velocità di un oggetto cambia nel tempo.
Quello che è stato presentato di recente al National Quantum Technologies Showcase 2018 è il primo accelerometro quantistico commercialmente valido. Al momento è progettato per la navigazione di veicoli di grandi dimensioni, come navi e treni. Tuttavia, lo stesso principio di funzionamento può essere applicato anche per la ricerca scientifica di base, come gli studi sull’energia oscura e le onde gravitazionali.
Da notare che molte tecnologie sviluppate nel corso degli anni per l’ambito militare e per la ricerca scientifica sono poi diventate importanti anche per l’uso civile, pensiamo proprio al GPS. L’accelerometro quantistico potrebbe quindi rivelarsi prezioso un giorno come evoluzione degli accelerometri che abbiamo da tempo all’interno di tutti i nostri smartphone (per esempio), ma che non possono mantenere a lungo la loro precisione senza un riferimento esterno.