บริษัทสหรัฐฯ Nitride Global พัฒนาเซ็นเซอร์ควอนตัมระดับเซนติเมตร รับมือความท้าทายด้านการนำทางเมื่อไร้สัญญาณ GPS

Nitride Global บริษัทสัญชาติสหรัฐฯ ซึ่งเชี่ยวชาญด้านการพัฒนาวัสดุจัดการความร้อนขั้นสูง ไดอิเล็กทริก และเซมิคอนดักเตอร์ จะทำการวิจัยเซ็นเซอร์ควอนตัมระดับเซนติเมตร เพื่อสนับสนุนการนำทางในสถานการณ์ที่ไม่สามารถรับสัญญาณ GPS ได้ เมื่อวันที่ 14 กันยายน บริษัทประกาศว่าได้รับสัญญาจากโครงการวิจัยนวัตกรรมธุรกิจขนาดเล็กระยะที่หนึ่ง (SBIR) ของหน่วยงาน AFWERX สังกัดกระทรวงกองทัพอากาศสหรัฐฯ โครงการนี้จะประเมินความเป็นไปได้ของเซ็นเซอร์ควอนตัมชิปอะตอมไมโครเวฟสำหรับการนำทางที่แม่นยำและการวัดค่าความโน้มถ่วงระยะไกล อุปกรณ์ดังกล่าวมีชื่อว่า Atomic-interferometric Microwave-Atom Chip (A-MAC) จะใช้แพลตฟอร์ม AlON ของ Nitride Global ในการประเมิน

การนำทางโดยไม่พึ่งสัญญาณดาวเทียม

รับมือกับความท้าทายเมื่อไม่มีสัญญาณ GPS

โครงการนี้มุ่งเป้าตอบโจทย์ของกองทัพอากาศและกองทัพอวกาศสหรัฐฯ ในสภาพแวดล้อมที่สัญญาณ GPS อาจถูกรบกวน ปลอมแปลง หรือไม่สามารถรับได้เลย ระบบนำทางเฉื่อยแบบดั้งเดิมจะสะสมความคลาดเคลื่อนเมื่อเวลาผ่านไป และการขาดการอัปเดตจากดาวเทียมอย่างสม่ำเสมอจะทำให้ความไม่แน่นอนของตำแหน่งเพิ่มสูงขึ้น จำกัดระยะเวลาและระยะทางที่แพลตฟอร์มสามารถปฏิบัติการได้อย่างอิสระ เครื่องอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์อะตอมถือเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพ เนื่องจากสามารถวัดค่าความเร่งและการหมุนโดยอ้างอิงความยาวคลื่นของคลื่นสสาร Nitride Global ระบุว่าระบบเหล่านี้เป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์เฉื่อยที่มีความเสถียรที่สุดเท่าที่เคยมีการสาธิตมา

อย่างไรก็ตาม ระบบชั้นนำส่วนใหญ่ยังคงต้องใช้พื้นที่โต๊ะในห้องปฏิบัติการมากกว่า 1 เมตร ตามคำอธิบายของบริษัท อุปสรรคหลักของการย่อส่วนอยู่ที่วัสดุบรรจุภัณฑ์ มิใช่ฟิสิกส์พื้นฐาน

การรวมฮาร์ดแวร์ไมโครเวฟไว้ในแผงวงจรเดียว

การรวมฮาร์ดแวร์ไมโครเวฟ

สถาปัตยกรรม A-MAC ของ Nitride Global มุ่งรวมวงจรไมโครเวฟที่กระจัดกระจายให้เป็นแผงวงจรรวมแผงเดียว วัสดุไดอิเล็กทริก AlON ที่มีลักษณะบางและโค้งรับพื้นผิว จะทำให้การเดินสายไมโครเวฟ โครงสร้างการเชื่อมต่อ และรูปทรงของกับดักอะตอมอยู่ในสแต็กเดียวกันได้ ความร้อนจะถ่ายเทสู่ภายนอกผ่านโลหะ แทนที่จะผ่านแผ่นฐานเซรามิกขนาดใหญ่ เป้าหมายคือการสร้างสถาปัตยกรรมระดับเซนติเมตรที่เหมาะกับแพลตฟอร์มที่มีข้อจำกัดเข้มงวดด้านขนาด น้ำหนัก และกำลังงาน Nitride Global จะร่วมงานกับ ดร. Seth Aubin รองศาสตราจารย์ภาคฟิสิกส์แห่ง William & Mary College

กลุ่มวิจัยฟิสิกส์อะตอมของ Aubin จะเข้าร่วมในฐานะผู้รับเหมาช่วงและพันธมิตรด้านการวิจัย โดยนำประสบการณ์กว่าทศวรรษด้านกับดักอะตอมบนชิปไมโครเวฟและฟิสิกส์ของกับดักที่เกี่ยวข้องมาสนับสนุนโครงการ

จากห้องปฏิบัติการสู่สนามรบ

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้และคุณค่าเชิงพาณิชย์

เทคโนโลยีดังกล่าวอาจสนับสนุนการระบุตำแหน่ง การนำทาง และการจับเวลาโดยไม่พึ่งดาวเทียม สำหรับยานบินเหนือเสียง โดรน ระบบวงโคจร แพลตฟอร์มใต้น้ำ ยานยนต์ภาคพื้นขับเคลื่อนอัตโนมัติ และอากาศยานสกัดกั้นโดรน ส่วนการประยุกต์เชิงพาณิชย์อาจรวมถึงการสำรวจทรัพยากร การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน และการทำแผนที่ใต้ดิน "เซ็นเซอร์เฉื่อยควอนตัมติดข้อจำกัดด้วยสาเหตุเดียวกับอิเล็กทรอนิกส์กำลังเมื่อสิบปีก่อน นั่นคือข้อจำกัดมาจากบรรจุภัณฑ์ มิใช่ฟิสิกส์ หากสามารถเดินสายไมโครเวฟและจัดการความร้อนในระบบวัสดุเดียวกันได้ เครื่องมือก็จะย่อส่วนลงจนสามารถบรรทุกขึ้นบินได้" Mahyar Khosravi ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Nitride Global กล่าว

ปัจจุบันบริษัทกำลังรับฟังความคิดเห็นจากผู้บูรณาการงานด้านอวกาศยานและการป้องกันประเทศ เพื่อกำหนดรูปทรง ข้อกำหนดด้านสภาพแวดล้อม และเกณฑ์ประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์

ศักยภาพในอนาคตของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ควอนตัม

เมื่อความต้องการด้านการนำทางความแม่นยำสูงทั่วโลกเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ควอนตัมของ Nitride Global แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่สำคัญ เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่สามารถให้โซลูชันการนำทางที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่สัญญาณ GPS ถูกจำกัด แต่ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในหลายสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น โดรนและยานบินเหนือเสียง เซ็นเซอร์ควอนตัมขนาดเล็กนี้มีแนวโน้มที่จะก้าวข้ามข้อจำกัดของระบบนำทางเฉื่อยแบบดั้งเดิม และส่งเสริมนวัตกรรมในสาขาอวกาศยานและการป้องกันประเทศ ด้วยความร่วมมือกับภาควิชาการ บริษัทสามารถเร่งกระบวนการในเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยี ซึ่งจะช่วยเสริมขีดความสามารถในการแข่งขันทางการตลาด