Perusahaan Amerika Serikat Nitride Global Mengembangkan Sensor Quantum Skala Sentimeter untuk Mengatasi Tantangan Navigasi Tanpa GPS

Nitride Global, sebuah perusahaan asal Amerika Serikat yang bergerak di bidang pengembangan material termal lanjutan, dielektrik, dan semikonduktor, akan meneliti sensor quantum skala sentimeter yang dirancang untuk mendukung navigasi ketika sinyal GPS tidak tersedia. Perusahaan tersebut mengumumkan pada 14 September bahwa mereka telah获得 kontrak Small Business Innovation Research Phase I dari AFWERX di bawah naungan Departemen Angkatan Udara Amerika Serikat. Proyek ini akan menilai kelayakan sensor quantum chip atom mikrogelombang untuk navigasi presisi dan pengukuran gravitasi jarak jauh. Perangkat bernama Atomic Interferometric Microwave Atom Chip (A-MAC) tersebut akan dievaluasi menggunakan platform aluminium oksinitrida (AlON) milik Nitride Global.

Navigasi Tanpa Sinyal Satelit

Menjawab Tantangan ketika GPS Tidak Tersedia

Proyek ini ditujukan untuk menjawab tantangan yang dihadapi oleh Angkatan Udara dan Penjaga Nasional di lingkungan di mana sinyal GPS dapat mengalami gangguan, spoofing, atau sama sekali tidak tersedia. Sistem navigasi inersia tradisional mengakumulasi kesalahan seiring berjalannya waktu, dan tanpa pembaruan satelit secara berkala, ketidakpastian posisi akan meningkat, sehingga membatasi durasi serta jangkauan operasional independen sebuah platform. Interferometer atom menawarkan alternatif potensial karena mampu mengukur akselerasi dan rotasi berdasarkan panjang gelombang gelombang materi. Nitride Global menyebutkan bahwa sistem-sistem tersebut merupakan salah satu sensor inersia paling stabil yang pernah didemonstrasikan.

Namun, sebagian besar sistem terkemuka masih memerlukan ruang meja laboratorium lebih dari satu meter. Menurut perusahaan tersebut, hambatan utama dalam miniaturisasi terletak pada material kemasan, bukan pada fisika dasarnya.

Mengintegrasikan Perangkat Keras Mikrogelombang ke dalam Satu Papan Sirkuit

Integrasi Perangkat Keras Mikrogelombang

Arsitektur A-MAC milik Nitride Global dirancang untuk mengintegrasikan rantai mikrogelombang yang selama ini terpisah ke dalam satu papan sirkuit terpadu. Material dielektrik AlON yang tipis dan dapat menyesuaikan diri dengan permukaan melengkung akan memungkinkan perutean mikrogelombang, struktur kopling, dan geometri jebakan berada dalam tumpukan yang sama. Panas akan dihantarkan ke luar melalui logam, bukan melalui substrat keramik berukuran besar. Tujuannya adalah menciptakan arsitektur skala sentimeter yang sesuai untuk platform dengan kendala ketat pada ukuran, berat, dan daya. Nitride Global akan bekerja sama dengan Dr. Seth Aubin, Associate Professor of Physics di College of William & Mary.

Kelompok Fisika Atom Aubin akan terlibat sebagai subkontraktor dan mitra penelitian, membawa pengalaman lebih dari satu dekade dalam penjebakan chip atom mikrogelombang dan fisika jebakan terkait.

Dari Laboratorium ke Lingkungan Kontestasi

Aplikasi Potensial dan Nilai Komersial

Teknologi ini pada akhirnya dapat mendukung pemosisian, navigasi, dan penentuan waktu yang independen dari satelit, dengan aplikasi pada wahana hipersonik, drone, sistem orbital, platform bawah air, kendaraan darat otonom, serta drone pencegat. Aplikasi komersial dapat meliputi eksplorasi sumber daya, pemantauan infrastruktur, dan pemetaan bawah permukaan. "Sensor inersia quantum terhambat oleh alasan yang sama dengan elektronika daya satu dekade lalu: keterbatasan berasal dari kemasan, bukan dari fisika. Jika perutean mikrogelombang dan manajemen termal dapat dilakukan dalam satu sistem material yang sama, instrumen dapat diminiatukan hingga cukup ringkas untuk diterbangkan," ujar Chief Executive Officer Nitride Global, Mahyar Khosravi.

Perusahaan saat ini tengah meminta masukan dari integrator kedirgantaraan dan pertahanan untuk menetapkan bentuk fisik, persyaratan lingkungan, dan ambang kinerja sensor tersebut.

Potensi Masa Depan Teknologi Sensor Quantum

Seiring meningkatnya permintaan global akan navigasi presisi tinggi, teknologi sensor quantum dari Nitride Global menunjukkan potensi yang signifikan. Teknologi ini tidak hanya dapat menyediakan solusi navigasi yang andal di lingkungan dengan sinyal GPS terbatas, tetapi juga dapat diterapkan di berbagai bidang teknologi tinggi, seperti drone dan wahana hipersonik. Sensor quantum yang terminiaturisasi ini diharapkan mampu melampaui keterbatasan sistem navigasi inersia tradisional dan mendorong inovasi di sektor kedirgantaraan serta pertahanan. Melalui kolaborasi dengan dunia akademis, perusahaan dapat mempercepat proses komersialisasi teknologi, sehingga semakin meningkatkan daya saingnya di pasar.