اخبار کوانتومی – شرکت Q-CTRL به اولین مزیت کوانتومی تجاری در ناوبری با سیستم پیشرفته MagNav دست می‌یابد

عنوان خبر:  شرکت Q-CTRL به اولین مزیت کوانتومی تجاری در ناوبری با سیستم پیشرفته MagNav دست می یابد
ژانر/موضوع: حسگری کوانتومی

تاریخ انتشار خبر: 14 آوریل 2025
لینک خبر: q-ctrl.com

چکیده:

شرکت Q-CTRL برای نخستین‌بار سامانه ناوبری کوانتومی خود را در شرایط واقعی آزمایش کرد که عملکردی تا ۵۰ برابر بهتر از سامانه‌های پشتیبان GPS متداول نشان داد. این سامانه با استفاده از مگنتومترهای کوانتومی اختصاصی، ازآنامولی های مغناطیسی زمین به عنوان نشانه‌های طبیعی و پسیو استفاده می‌کند و امکان ناوبری دقیق و مقاوم در برابر اختلال، نویز و جعل را ممکن می‌سازد. این فناوری در هواپیماها، پهپادها و خودروهای خودران کاربرد دارد. آزمایش‌ها در ارتفاعات تا ۱۹۰۰۰ پا و شرایط متنوع زمینی و هوایی انجام شد و دقتی تا ۲۲ متر (۰.۰۰۶٪ از مسیر) ارائه داد. الگوریتم‌های حذف نویز و تطبیق نقشه نیز موجب افزایش دقت و سازگاری با تغییرات محیطی شدند. این سامانه از «سخت‌افزار مقاوم‌سازی‌شده با نرم‌افزار» بهره می‌برد و آینده‌ای نوین برای ناوبری مستقل از GPS در دفاع، هوافضا و حمل‌ونقل رقم می‌زند.

شرح کامل خبر:

در یک نمایش جهانی بی‌سابقه، شرکت Q-CTRL موفق به اعتبارسنجی سامانه ناوبری مغناطیسی تضمین‌شده کوانتومی (MagNav) شد که در آزمایش‌های پروازی و زمینی عملکردی بسیار بهتر از جایگزین‌های متداول GPS ارائه داد. این موفقیت نخستین تحقق تجاری برتری کوانتومی در فناوری ناوبری است که حسگرهای کوانتومی را از سطح پژوهش آزمایشگاهی به کاربری عملی می‌رساند. این راهکار برای مقابله با آسیب‌پذیری‌های روزافزون سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای (GNSS) مانند پارازیت و جعل سیگنال طراحی شده است؛ مسائلی که امنیت حوزه‌هایی چون هوانوردی، دفاع و حمل‌ونقل خودران را تهدید می‌کند.

سامانه‌های ناوبری سنتی مانند ناوبری اینرسی (INS) با مشکل رشد تجمعی خطا در نبود سیگنال GNSS مواجه‌اند. ناوبری مغناطیسی بر پایه آنامولی، گزینه‌ای پسیو (passive)، بدون انتشار و مقاوم در برابر اختلال است که با مقایسه میدان مغناطیسی محیط با نقشه‌های آنامولی شناخته‌شده پوسته زمین عمل می‌کند. با این حال، تلاش‌های پیشین در این زمینه به‌دلیل دقت پایین مغناطیس‌سنج‌ها، نویز محیطی و شرایط اجرایی نامناسب موفق نبوده‌اند.

Q-CTRL با استفاده از مغناطیس‌سنج‌های کوانتومی اختصاصی با حساسیت و پایداری بسیار بالا بر این چالش‌ها غلبه کرده است. این حسگرها با بهره‌گیری از برهم‌کنش اسپین اتمی با میدان مغناطیسی، تغییرات فضایی بسیار ظریفی را آشکار می‌سازند و از ویژگی‌های مغناطیسی زمین به‌عنوان «نشانه‌گذاری طبیعی» در مقیاس جهانی بهره می‌برند. این سامانه همچنین از الگوریتم‌های نویززدایی (denoising) و تطبیق نقشه مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده می‌کند تا ناوبری در محیط‌های نویز دار را به‌صورت آنی و مقاوم انجام دهد.

آزمایش‌های میدانی شامل پروازهایی تا ارتفاع ۱۹۰۰۰ فوت و آزمون‌های زمینی واقعی بود که عملکردی تا ۴۶ برابر دقیق‌تر از سیستم های INS به نام strategic-grade velocity-aided INS را نشان داد. بهترین دقت ثبت‌شده ۲۲ متر، معادل ۰.۰۰۶٪ مسیر پروازی بود—دقتی که Q-CTRL آن را به اصابت گلوله تک‌تیرانداز، فارغ از نقطه شروع، به هدف از فاصله ۱۰۰۰ یارد تشبیه کرده است.

یکی از ویژگی‌های منحصر به‌فرد این سامانه، سازگاری بالا با شرایط مختلف است: سامانه به‌صورت آنلاین کالیبره می‌شود و در مواجهه با تغییرات پیکربندی مانند تغییر بار یا عرض جغرافیایی عملکرد خود را حفظ می‌کند. این انعطاف‌پذیری برای استفاده در طیفی از پلتفرم‌های مختلف، از پهپادهای کوچک گرفته تا هواپیماهای تجاری، بسیار حائز اهمیت است. همچنین در آزمایش‌های زمینی با نقشه‌های مغناطیسی عمومی، سیستم خطاهای موقعیت‌یابی را هفت برابر کمتر از INS ارائه می‌کند، در حالی که در حالت strapdown کار می‌کرد – که زنده بودن (viability) در دنیای واقعی را بدون به‌روزرسانی‌های مرجع خارجی نشان می‌دهد.

پلتفرم Q-CTRL با نام Ironstone Opal، بر پایه فلسفه «سخت‌افزار مقاوم‌شده با نرم‌افزار» طراحی شده است. با استفاده از نرم‌افزار کنترل کوانتومی مبتنی بر هوش مصنوعی، نویز محیطی و نقص‌های سخت‌افزاری را کاهش می‌دهد و امکان کوچک‌سازی سامانه بدون افت عملکرد را فراهم می‌سازد. این امر اجازه می‌دهد سامانه در وسایل نقلیه گوناگون و محیط‌های عملیاتی مختلف نصب شود، در حالی که همچنان عملکرد بالا، مصرف انرژی کم و پنهان‌کاری را حفظ می‌کند.

این دستاورد نه‌تنها کارایی عملی حسگرهای کوانتومی را اثبات می‌کند، بلکه نقطه عطفی در تحقق برتری کوانتومی تجاری در ناوبری محسوب می‌شود. با همکاری‌هایی در حوزه دفاع و هوافضا—از جمله وزارت دفاع استرالیا و آمریکا، نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا و شرکت ایرباس—شرکت Q-CTRL در خط مقدم ارائه نسل بعدی فناوری‌های خودران کوانتومی و تقویت زیرساخت‌های حیاتی قرار دارد.

منابع:

[1] https://q-ctrl.com/blog/q-ctrl-overcomes-gps-denial-with-quantum-sensing-achieves-quantum-advantage?utm_content=bufferd7b43&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

[2] https://arxiv.org/abs/2504.08167

دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.