L’accelerometro quantistico per tracciare la posizione senza il GPS

La tecnologia GPS è ormai così onnipresente che è quasi impossibile immaginare di dover fare a meno della comodità di estrarre il telefono e scoprire esattamente dove ci si trova nel mondo. Tuttavia, questa comodità, frutto dello sviluppo avvenuto negli ultimi decenni, potrebbe in futuro non essere cosí scontata. Il GPS si basa su una rete di satelliti che potrebbero essere danneggiati, non funzionare più correttamente o potrebbero essere distrutti. Inoltre non possiamo ottenere informazioni sul nostro posizionamento se siamo nel sottosuolo, oppure quando nei dintorni ci sono edifici alti.
Potrebbe, però, esistere un’alternativa al GPS: l’Imperial College di Londra e la società M Squared hanno sviluppato un nuovo “accelerometro quantistico” in grado di fornire posizioni precise senza necessità di alcun sistema esterno.

La navigazione utilizzando gli accelerometri è tecnicamente possibile già da tempo. In ogni smartphone c’è un accelerometro che tiene traccia di movimento e posizione. Tuttavia non è di utilità pratica utilizzare questa tecnologia per la navigazione su grandi distanze. Un accelerometro misura il movimento quindi si può utilizzare per scoprire la propria posizione solo se si ha un buon punto di riferimento. Il problema è che gli accelerometri non sono perfetti: perdono centimetri qui e lì e pian piano questi errori si accumulano fino a quando è impossibile ottenere con precisione la propria posizione.

L’accelerometro quantistico costruito dai ricercatori dell’Imperial College di Londra potrebbe risolvere questo problema, poiché è straordinariamente accurato.
Anche se il dispositivo è teoricamente portatile, non è in realtà propriamente compatto o semplice da utilizzare. La meccanica quantistica ci dice che tutta la materia si comporta anche come un’onda, ma questa proprietà risulta difficile da osservare nella vita di tutti i giorni. Gli atomi ultrafreddi mostrano invece la loro proprietà ondulatoria in modo molto marcato, ed è proprio questa la chiave per la realizzazione di un accelerometro quantistico.

Primo piano dell’accelerometro. Credit: Imperial College London

Primo piano dell’accelerometro. Credit: Imperial College London

L’Imperial College di Londra ha utilizzato un potente sistema laser fornito dalla società ‘M Squared’ per raffreddare una nuvola di atomi ad una temperatura estremamente bassa fino a che il comportamento ondulatorio è diventato preponderante. Mentre gli atomi ‘cadono’ nella camera dell’accelerometro, il loro comportamento ondulatorio viene influenzato dal movimento. I ricercatori hanno quindi utilizzato un interferometro laser per monitorare le perturbazioni delle onde quantistiche, consentendo al sistema di tracciare il movimento con altissima precisione.

Quindi l’accelerometro sa, con un elevato grado di precisione, quando si muove, e pertanto, in qualsiasi istante sa anche dove si trova, facendo riferimento al punto di partenza. Attualmente, il sistema misura il movimento su un singolo asse, ma dovrebbe essere possibile modificare il progetto per poter misurare tutti e tre gli assi e le tre direzioni di rotazione per essere utile alla navigazione completa.

Il team di ricercatori dice che il dispositivo, per come è allo stato attuale, potrebbe essere già installato su navi o treni per tracciare la posizione senza utilizzare il GPS. Comunque, al momento è un dispositivo troppo grande per poter essere integrato in un telefono, i laser lo rendono impraticabile. Forse un giorno potremo avere un accelerometro quantistico, ma per ora è troppo presto.

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