นวัตกรรมโลกตะลึง เข็มทิศควอนตัม ระบบนำทางแบบใหม่ที่ไม่ง้อ GPS

ในทุกวันนี้ GPS กลายเป็นอะไรที่สำคัญมากสำหรับระบบการนำทาง ในสมาร์ทโฟนของเรา เรื่อยไปจนถึงยานพาหนะไฮเทคทุกรูปแบบล้วนใช้ระบบ GPS (หรือระบบ GLONASS ของรัสเซีย) ในการระบุพิกัดและนำทาง แต่ปัญหาคือระบบ GPS นั้นมีความเปราะบาง มีจุดอับสัญญาณและไม่สามารถใช้งานได้ภายในอาคาร รวมถึงระบบดาวเทียมของระบบ GPS จำนวนมากที่โคจรอยู่รอบโลก ที่คอยส่งสัญญาณมายังสมาร์ทโฟนของเรา ดาวเทียมเหล่านั้นก็มีความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวในการทำงาน หรือโดนโจมตีแทรกแซงได้ และถ้าหากดาวเทียมไม่สามารถทำงานได้ ระบบ GPS ก็หมดความหมายไปเลย

แต่ในตอนนี้ วิทยาศาสตร์ได้เสนอทางเลือกใหม่สำหรับระบบนำทางที่ไม่ง้อดาวเทียมแล้ว โดยมีการสาธิตการทำงานของสิ่งที่เรียกว่า "เข็มทิศควอนตัม" Quantum compass หรือในอีกชื่อหนึ่งคือ Quantum accelerometer ที่สามารถนำทางพาหนะใดๆ ได้โดยไม่ใช้ระบบ GPS หรือเทคโนโลยีดาวเทียมอื่นใดเลย โดยหลักการทำงานอย่างง่ายๆ ของอุปกรณ์นี้คือ การใช้เลเซอร์เพื่อแช่แข็งอะตอมสู่สภาวะอุณหภูมิต่ำเป็นอย่างมาก โดยอะตอมที่ถูกแช่แข็งนั้นจะมีความอ่อนไหวกับแรงกระทำจากภายนอก ซึ่งก็คือความเร่งจากการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ และถ้าเราสามารถวัดคุณสมบัติของคลื่นควอนตัมที่แผ่ออกมาจากอะตอม เราก็จะสามารถวัดความเร็ว ความเร่ง อันเกิดจากการเคลื่อนที่ของยานพาหนะได้ ในหน่วยที่ละเอียดแม่นยำมากๆ เลยทีเดียว เมื่อนำข้อมูลนี้ไปประมวลผลร่วมกับระบบคอมพิวเตอร์ เราก็จะได้ระบบการนำทางที่มีความแม่นยำโดยไม่ต้องง้อ GPS

เข็มทิศควอนตัม

ขอบคุณภาพประกอบจาก Imperial College London

และเข็มทิศควอนตัมนี้จัดว่าเป็นเครื่องมือวัดหรือเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงมาก และมันสามารถวัดความเร่งอันเกิดจากการเคลื่อนที่ของวัตถุได้แม่นยำกว่า เซ็นเซอร์ Accelerometers ที่เรามีอยู่ในปัจจุบันมากๆ คุณประโยชน์อย่างชัดเจนที่นอกจากการนำมาใช้กับยานพาหนะทั่วไปแล้ว คือในเคสของเรือดำน้ำที่ใช้ระบบเซ็นเซอร์ Accelerometers ในการนำทางใต้น้ำ เนื่องจากสัญญาณ GPS ไม่สามารถทะลุผ่านชั้นน้ำได้ โดยระบบ Accelerometers ที่ใช้นำทางเรือดำน้ำในปัจจุบันนี้มีความคลาดเคลื่อนในการระบุตำแหน่งถึง 1 กม. ในขณะที่เข็มทิศควอนตัม มีความคลาดเคลื่อนเพียงระดับเมตรเท่านั้น เรียกว่ามีความแม่นยำมากกว่าเป็น 1,000 เท่า ทำให้ช่วยลดความผิดพลาดในการล่วงละเมิดน่านน้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ

และจากภาพของเจ้า เข็มทิศควอนตัม ก็ต้องบอกว่ามันเป็นอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่มาก ไม่สามารถยัดลงไปในสมาร์ทโฟนได้อย่างแน่นอน และมันน่าจะเหมาะกับการใช้งานในยานพาหนะขนาดใหญ่อย่าง เรือ เรือดำน้ำ รถไฟ เครื่องบิน ที่ขนาดไม่ใช่ปัญหา และต้องมีพลังงานไฟฟ้าเพียงพอที่จะหล่อเลี้ยงให้มันทำงานได้ มันจะทำให้ระบบการเดินทาง ระบบการขนส่งยังคงทำงานได้หากระบบ GPS ล้มเหลว นอกจากนี้ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีนี้ อาจช่วยให้วิทยาศาสตร์พิสูจน์การมีอยู่ของ คลื่นความโน้มถ่วง หรือ Gravitational waves ก็เป็นได้