مترو لندن در حال آزمایش سامانه جدید ناوبری به جای GPS است.

شرکت MagnetoQuant از حسگرهای فوق‌حساس برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین استفاده می‌کند. این نتایج در مرحله بعد برای محاسبه موقعیت دقیق قطب‌نمای کوانتومی به کار گرفته می شود. این فناوری جدید می‌تواند موقعیت دقیق قطارها و مسافران را بدون نیاز به سیگنال‌های ماهواره ای GPS تعیین کند. مهم ترین ویژگی قطب‌نمای کوانتومی این است که در محیط‌های زیرزمینی مانند تونل‌های مترو که سیگنال‌های GPS ضعیف یا غیرقابل دسترس هستند، به طور دقیق عمل می‌کند. این کار می‌تواند به بهبود دقت ناوبری در مترو و افزایش ایمنی مسافران کمک کند.

به علاوه، قطب‌نمای کوانتومی می‌تواند برای ارائه اطلاعات موقعیتی دقیق‌تر به مسافران استفاده شود. به عنوان مثال: این فناوری قادر است موقعیت دقیق هر واگن قطار را در نقشه مترو نمایش دهد. این آزمایش تحت پروژه بزرگتر به نام “Precision Navigation” انجام شد که به دنبال توسعه فناوری‌های جدید برای بهبود ناوبری در محیط‌های شهری است.

نحوه عملکرد قطب‌نمای کوانتومی:

در دنیای شگفت‌انگیز فیزیک کوانتومی، اتفاقات عجیبی در دماهای بسیار پایین رخ می‌دهد. یکی از این پدیده‌های جالب، رفتار موج‌مانند اتم‌ها در دماهای نزدیک به صفر مطلق است. صفر مطلق، سردترین دمای ممکن در جهان و برابر با 273.15- درجه سانتی‌گراد است. در این دما، اتم‌ها مقدار زیادی از انرژی خود را از دست می‌دهند و حرکتشان به شدت کند می‌شود. در این شرایط، اتم‌ها از رفتار ذره‌ای معمولی خود فاصله می‌گیرند و خواص موج‌مانندی از خود نشان می‌دهند. این پدیده به عنوان “دوگانگی موج-ذره” شناخته می‌شود و یکی از اصول اساسی مکانیک کوانتوم است. رفتار موج‌مانند اتم‌ها در دمای نزدیک به صفر مطلق، کاربردهای مهمی در تحقیقات علمی دارد. به عنوان مثال، دانشمندان می‌توانند از این پدیده برای اندازه‌گیری دقیق سرعت اتم‌ها استفاده کنند.

آنها برای این کار، از روش تداخل امواج استفاده می‌شود. در این روش، اتم‌ها مانند ذرات نور از دو شکاف عبور می‌کنند و الگوی تداخلی روی یک صفحه آشکارساز ایجاد می‌کنند. با تجزیه و تحلیل این الگو، می‌توان سرعت اتم‌ها را با دقت بسیار بالایی تعیین کرد. علاوه بر این، رفتار موج‌مانند اتم‌ها در مطالعه پدیده‌های دیگر مانند ابررسانایی و تراکم بوز-انیشتین نیز نقش مهمی دارد. درک رفتار اتم‌ها در دماهای نزدیک به صفر مطلق، به دانشمندان کمک می‌کند تا به درک عمیق‌تری از دنیای کوانتومی دست پیدا کنند. این دانش می‌تواند منجر به توسعه فناوری‌های جدید و شگفت‌انگیزی در آینده شود.

مزایای استفاده از قطب‌نمای کوانتومی:

سامانه موقعیت یابی کوانتومی مزایای زیادی با خود به همراه دارد که عبارتند از:
• مستقل از سیستم‌های ماهواره‌ای
• عملکرد خوب در اعماق زیر زمین و آب
• دقت بالا
• هزینه نگهداری پایین

این آزمایش در ایستگاه‌های مترو Piccadilly Circus و Canary Wharf انجام می‌شود. قطب‌نمای کوانتومی با اندازه‌گیری تغییرات در حرکت اتم‌های سرد شده، موقعیت خود را در تونل‌های مترو ردیابی می‌کند. این آزمایش‌ها در حال حاضر روی قطارهای تست مسیر مترو لندن انجام می‌شود و هنوز در قطارهای مسافربری پیاده سازی شده است.

آینده قطب‌نمای کوانتومی:

اگر نتایج این آزمایش‌ها موفقیت‌آمیز باشند، در آینده می‌توان از این فناوری برای ردیابی 540 قطاری که در ساعات اوج ترافیک در زیرزمین لندن تردد می‌کنند، استفاده کرد. توسعه دهدندگان آن معتقدند این فناوری در طولانی مدت می‌تواند انقلابی در صنعت حمل‌ونقل زیرزمینی ایجاد کند.