Исследователи из Рочестера работают над квантовой техникой усиления слабых значений для замены гироскопов в беспилотниках

Фотонные чипы для работы БЛА без GPS

Исследователи из Рочестерского университета работают над разработкой фотонных чипов, которые смогут заменить традиционные гироскопы, используемые в настоящее время в беспилотных летательных аппаратах, что в свою очередь позволит им летать там, где сигналы GPS заглушены или вовсе недоступны. Используя так называемую квантовую технику усиления слабых значений (the quantum technique of weak value amplification), учёные стремятся обеспечить такой же уровень чувствительности, как у полноразмерных волоконно-оптических гироскопов, посредством небольших портативных фотонных чипов, что в перспективе может изменить навигацию беспилотников.

Разработчик о технологии и перспективах

Хайме Карденас (Jaime Cardenas), доцент Института оптики, получил новый грант Национального научного фонда на разработку чипов до 2026 года. Со слов Карденаса, оптоволоконные гироскопы, используемые сегодня в самых современных беспилотниках, используют катушки с оптическим волокном длиной в несколько километров или имеют ограниченный динамический диапазон.

«В настоящее время чувствительность и стабильность гироскопа приходится принципиально соотносить с его размерами и массой», — говорит он. «По мере того как беспилотные летательные аппараты, БПЛА и спутники будут становиться всё меньше, потребность в сверхкомпактных гироскопах навигационного класса станет критической. Современные миниатюрные гироскопы компактны и надёжны, но страдают от недостатка характеристик, что препятствует их использованию в навигации».

Со слов Карденаса, усиление слабых значений имеет преимущества перед традиционными методами, поскольку позволяет усилить сигнал интерферометрического измерения без затрат на усиление нескольких видов технического шума. Однако предыдущие демонстрации усиления слабых значений требовали сложных лабораторных установок с точной юстировкой; Карденас стремится реализовать усиление слабых значений на миниатюрном фотонном чипе с высококачественным факторным кольцевым резонатором.

В число соавторов Карденаса по проекту входит физик Эндрю Джордан (Andrew Jordan), ранее работавший в Рочестере, а теперь работающий в Университете Чепмена (англ. Chapman University). Со слов Карденаса, он также будет сотрудничать с Центром лидерства и разнообразия Университета Дэвида Т. Кернса (David T. Kearns Center for Leadership and Diversity), чтобы расширить участие недопредставленных групп населения путем организации исследовательских опытов для старшеклассников из школьного округа Рочестера, которые пробудят в них желание строить карьеру в области STEM.