Las brújulas cuánticas están más cerca de reemplazar al GPS

Un equipo de investigadores ha concretado un paso crucial para llevar a la realidad un sistema de "brújulas cuánticas portátiles", que algún día podrían ayudar a las personas a navegar sin requerir el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Investigadores de Sandia National Laboratories de Estados Unidos han empleado componentes de un microchip fotónico de silicio para aprovechar una técnica de detección cuántica denominada interferometría atómica: permite medir con máxima precisión la aceleración. Se trata de un hito clave para poder desarrollar una especie de "brújula cuántica", que permitirá la navegación y la ubicación sin utilizar señales GPS.

Los especialistas se han propuesto crear un sensor de movimiento tan preciso que podría minimizar la dependencia de los satélites de posicionamiento global. Esto se debe a que la comunicación satelital ha sido un gran avance, pero no siempre es tan fiable: las radiaciones provenientes del Sol y otros embates del clima espacial pueden limitar su efectividad y disponibilidad.

Un gran salto tecnológico

Sin embargo, hasta el momento un sensor cuántico para el posicionamiento geográfico, mil veces más sensible que los dispositivos de navegación actuales en base al GPS y los satélites, requeriría una estructura similar a un camión en movimiento. Pero los avances están reduciendo drásticamente el tamaño y el costo de esta tecnología, haciéndola progresivamente más viable.

Ahora, los científicos estadounidenses han presentado en un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances un modulador fotónico de silicio de alto rendimiento: es un dispositivo que controla la luz en un microchip, en un paso más hacia el desarrollo de "brújulas cuánticas portátiles".

“Al aprovechar los principios de la mecánica cuántica, estos sensores avanzados proporcionan una precisión incomparable en la medición de la aceleración y la velocidad angular, lo que permite una navegación precisa incluso en áreas sin GPS”, indicó en una nota de prensa el científico Jongmin Lee, uno de los líderes de la investigación. 

Las brújulas cuánticas, más precisamente llamadas unidades de medición inercial cuántica, necesitan seis interferómetros atómicos, cada uno del tamaño de una habitación pequeña, para funcionar con todo su potencial. Sin embargo, los avances del nuevo estudio son cruciales para miniaturizar estos dispositivos.

Reducción de tamaño y de costes

De acuerdo a un artículo publicado en Live Science, los especialistas han logrado una reducción de casi 100.000 veces en el tamaño de los dispositivos. Ahora es posible desarrollar cientos de moduladores en una sola oblea de 8 pulgadas.

Por otro lado, reducir componentes voluminosos y costosos en chips fotónicos de silicio ayuda a disminuir los costes para producir estos dispositivos. Como se pueden fabricar utilizando el mismo proceso que prácticamente todos los chips de ordenador, los sofisticados componentes se pueden producir en masa con una baja inversión económica.

Por último, los científicos creen que estos dispositivos de tecnología cuántica podrán tener otras aplicaciones más allá del posicionamiento geográfico. Por ejemplo, podrían ayudar a localizar cavidades y recursos subterráneos, al detectar los pequeños cambios que los mismos producen en la fuerza gravitacional de la Tierra.

Referencia

High-performance silicon photonic single-sideband modulators for cold-atom interferometry. Ashok Kodigala et al. Science Advances (2024). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ade4454