Britse onderzoekers ontwikkelen zeer nauwkeurig 'kwantumkompas'

Wetenschappers aan het Britse National Physical Laboratory hebben een 'kwantumkompas' ontwikkeld dat ingezet kan worden om zonder gps-satellieten een positiebepaling te doen. De technologie is nog te groot om in mobieltjes te plaatsen maar zou nauwkeuriger zijn dan gps.

Het kwantumkompas is ontwikkeld op basis van technologie voor kwantumcomputers. Als basis dienen sterk afgekoelde rubidium-atomen die binnen een chip zeer langzaam bewegen en uiterst gevoelig zijn voor veranderingen binnen het magnetische veld en het zwaartekrachtveld van de aarde. Door nauwkeurig de bewegingen van de atomen met een laser te meten ten opzichte van een bekende positie kan volgens de onderzoekers zeer nauwkeurig de locatie bepaald worden. Deze zou tot honderd maal nauwkeuriger zijn dan via systemen als gps. Ook de tijdsbepaling zou vrijwel geen afwijkingen vertonen.

Hoewel het getoonde prototype nog op slechts één as de positie kan bepalen, is de technologie veelbelovend: naast de hoge nauwkeurigheid, werkt het kompas onafhankelijk van externe bronnen, zoals gps-satellieten die in potentie gestoord kunnen worden. Een nadeel, naast de hoge kostprijs, is dat de benodigde hardware nog relatief groot van omvang is: het kwantumkompas heeft de grootte van een koffer. Hierdoor zal de technologie voorlopig nog niet in bijvoorbeeld smartphones inzetbaar zijn, maar het hightech-kompas zou wel in bijvoorbeeld vliegtuigen en onderzeeërs bruikbaar zijn. De technologie zal naar verwachting over vijf jaar rijp zijn voor de markt.

Reacties (42)

[Teus.espresso]

Dat over magnetische veld en zo is allemaal leuk maar dit ding is niet echt een kompas.
Het is een interferometer die meer werkt als een super precieze gyroscoop als ik het orginele bericht lees. Er wordt een arbitrair 'noorden' ingesteld en de bewegingen van het instrument worden uitgelezen en de posotie van 'noord' kan zo worden bepaald.

[Aikon]

Het is wel degelijk een kompas, een instrument om mee te navigeren is namelijk een kompas, deze hoeft niet perse met magnetisme te werken.

[Danster75]

Als het echter zo gevoelig is dan vraag ik mij af of de positiebepaling
wel te vertrouwen is; kan deze techniek compenseren voor fluctuaties van het aardmagnetisch veld
of de aanwezigheid van andere magnetische velden? Zo ja dan belooft dit heel wat!

[aTmosh]

Het vermoeden bestaat dat vogels ook quantumeffecten gebruiken voor navigatie, als zij elk jaar weer exact dezelfde waterplas e.d. kunnen vinden moet het dus goed kunnen (en te miniaturiseren zijn).

BTW: ik word er vreselijk moe van dat er bij onderzoek altijd staat "commercieel bruikbaar/toegepast over vijf jaar". Vertaling: "we hebben geen idee of het ooit wat wordt, maar het is een veilige middenweg tussen kort genoeg om publiciteit/enthousiasme te genereren voor voortdurende funding/gegarandeerde onderzoeks/werkplekken en lang genoeg om het te laten vergeten zodat we de cyclus kunnen blijven herhalen".

Een kleine greep uit de periode van ca. 5 jaar geleden:
MIT ontwikkelt eenvoudige en schone elektrolysemethode - "Volgens de onderzoekers is het niet ondenkbaar dat hun vondst over vijf tot tien jaar op grote schaal gebruikt zal worden."
Nieuwe lithium-ionaccu gaat acht keer zo lang mee - "De eerste commerciële toepassingen van de nieuwe accu moeten over vier tot vijf jaar op de markt verschijnen."
Nanodraden kunnen energie opwekken in bloedbaan - "Wang denkt dat het nog zeker vijf tot tien jaar zal duren voor praktische toepassingen een feit zijn"
MIT-onderzoekers ontwikkelen quantummechanische elektronenmicroscoop- "Met een prototype, dat binnen vijf jaar gebouwd zou kunnen worden.."
Nieuw nanomateriaal kan accu's lichter en duurzamer maken - "Over vijf of zes jaar zou het accumateriaal in het plaatwerk van auto's verwerkt moeten kunnen worden."
MIT print zonnecellen op papier - "Zij voorspelt dat de papieren zonnecellen binnen vijf jaar tot commercieel product kunnen worden ontwikkeld."
Onderzoekers zetten stap richting 'spin-computer' - "Die ontwikkeling zou echter nog zeker vijf jaar duren."

[Reactie gewijzigd door aTmosh op 22 juli 2024 23:34]

[postbus51]

Raar dat er vogels dan 'lost raken of net als de walvis achtigen die hun positie niet kunnen bepalen
Bijen die hun korf niet kunnen vinden

[yvez]

Ik wil nu niet al teveel offtopic gaan, maar waarom is dat raar? Dat een mechanisme, biologisch of anders, niet altijd bij iedereen even goed werkt, is toch de normaalste zaak van de wereld?

Bovendien weten we helemaal niet, precies, hoe de systemen werken bij ze, dus wellicht zijn ze gevoeliger voor externe factoren (ik noem maar even stress van whatever).

Dus nee, zo raar is dat allemaal niet dat er een paar vogels/bijen/walvissen in de war zijn....

[aTmosh]

Raar dat er vogels dan 'lost raken of net als de walvis achtigen die hun positie niet kunnen bepalen

Electrical devices 'disrupt bird navigation' - "birds exposed to electromagnetic "noise" between 50 kHz and 5 MHz lost all sense of direction"

Soortgelijk wordt positiebepaling van walvissen via infrasound gestoord door o.a. sonar. Dit zou ook nog kunnen gelden voor postduiven.

Logischerwijze moet er ook bij bijen iets dergelijks aan de hand zijn: een locatiebepalingsmethode die door externe factoren tijdelijk niet werkt.

[Verwijderd]

Dan nog kun je sensor fusie toepassen. Dan cancel je elkaars zwakheden uit.

[Aikon]

Maar heb je dan niet alsnog informatie van buitenaf nodig? Als in: informatie van buiten de onderzeeër.

Een voordeel van deze techniek is dat het geheel zelfstandig kan opereren, en dat zou dan vervallen.

[analog_]

Sensor seks klinkt altijd beter

[Yamotek]

Voordat deze technologie gebruikt kan worden, is het zoals te lezen in het bericht nog steeds nodig om "bekende" posities te hebben waar de positie van afgeleid wordt? In welk opzicht is het dan beter dan GPS in een smarthphone, behalve dat er geen satelliet nodig meer is en alleen een ander grondstation?

Is op zich wel handig, alleen kan ik de meerwaarde er niet helemaal van inzien aangezien een smartphone er niets aan heeft om een 100x nauwkeuriger positie te kunnen bepalen. Voor andere zaken zou dit wellicht een uitkomst kunnen zijn, kan op het moment zo niet bedenken wat maar in een smartphone zie ik dit een beetje als "onnodig".

Wijziging: Na het nog een keer doorgelezen te hebben lees ik inderdaad dat de positie 'gekalibreerd' moet worden waarna deze onafhankelijk bepaald kan worden (als ik het nu wel goed begrijp).
@ZpAz Dan is indoor navigatie inderdaad wel makkelijker te maken dan dat het nu is.

[Reactie gewijzigd door Yamotek op 22 juli 2024 23:34]

[morpheus]

De bekende posities wordt hier bedoelt de positie van het rubidium atoom. Als je weet hoe het atoom beweegt ten opzicht van de positie van de aarde (door de invloed van het magnetisch veld). Kun je enkel door naar het atoom te kijken weten waar je je op aarde bevindt.

[Verwijderd]

Er bestaat toch ook nog zoiets als electromagnetische interferentie?
Zoals jij het uitlegt gaat het in de praktijk nooit werken...

[Verwijderd]

Voordat deze technologie gebruikt kan worden, is het zoals te lezen in het bericht nog steeds nodig om "bekende" posities te hebben waar de positie van afgeleid wordt?

Maar dat is iets wat elke airliner nu ook al doet met het INS navigatie systeem. Daarbij moet je de positie bij het opstarten op ingeven (daarom staan er bij 'gates' op vliegvelden meestal een lat/lon) en de afwijking van die positie word gemeten, meestal op drie systemen. Dit systeem is alleen vele malen betrouwbaarder en precieser, na een paar uur is INS navigatie al een stuk minder bruikbaar.

Nu weet ik minder van duikboten maar ik weet wel dat ze daar ook een INS systeem gebruiken.

[analog_]

Ik neem aan dat er dan niet gedaan wordt aan self learning, het is pretty easy om je locatie bepaling systeem op basis van enkele referentie metingen zijn historiek te corrigeren en hieruit te leren. SLAM.

[ZpAz]

Het maakt blijkbaar geen gebruik van satellieten of iets anders wat een directe "line of sight" nodig heeft. (Althans van wat ik er nu van begrijp.) Daardoor zou het nuttig kunnen zijn voor indoor navigatie. Zonder dat men overal beacons op moet hangen.

[MrQuincle]

In de toekomst storten vliegtuigen neer bij volle maan...

Dat koffertje, dat geloof ik niet. Het moet een miljard keer kouder zijn dan in de ruimte, dus 2.7 nanoKelvin. Dat zal een aardige installatie zijn. Laat de foto maar zien als het zo klein kan!

[Belboer]

Het zijn maar een paar atomen die zover gekoeld moeten worden. Dat kan prima met een laser:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_cooling En een laser setup past prima in een koffer. Verder is dit niet een vervangere van GPS maar een veel betere versie van een INS. Waar ze nu dus nog ring laser gyro's en dergelijke voor gebruiken. Die zijn ook niet echt klein.

[MrQuincle]

Serieus, ik wil de foto van die opstelling wel zien. Ik heb zitten zoeken namelijk en kon het niet vinden.

[postbus51]

0 kelvin kouder kan niet , de koffer kan wel maar je hebt dan niks meer om het temeten of vast te leggen
Ook de elfstedentocht ligt dan totaal vast

[ATS]

Ook al pakt het wat groter uit: je krijgt het vast wel in een sub. Die dingen zijn groot genoeg voor een kernreactor, dan past zo'n ding er ook wel in. De huidige systemen voor positiebepaling onder water zijn niet zo geweldig, dus dit zou zeker kunnen helpen.

[Teus.espresso]

Een vriend van mij is search and rescue vlieger in Alaska. Dichtbij de magnetische pool is een kompas gevoelig voor externe factoren. Door magnetische stormen werkt gps regelmatig moeilijk. Deze vinding zou voor hem een uitkomst zijn om navigeren onder de meest moeilijke omstandigheden (zie Perfect Storm) toch mogelijk maken.

[trogdor]

Dit is ook een magnetisch kompas, dus ik ben bang dat het niet veel gaat helpen in het geval wat je aanhaalt.

[jan874]

Ieder type kompas werkt immers m.b.v. magnetische velden

Hoe wil je anders je locatie bepalen op aarde? Aan de kleur van de lucht?

[ZenTex]

Gyrokompas?

Een gyro werkt ook onafhankelijk van GPS en word niet beiinvloed door magnetische velden.
Ik weet na 15 jaar NA de zeevaaartschool nog de definitie van de werking:
"een snel ronddraaiende tol met 3 richtingen van bewegingsvrijheid behoud zijn stand in de ruimte".

Daar ook gelijk het nadeel, een gyro wijst niet per sé naar het noorden, maar daarnaar waar je het richt. Je zult dus eerst het noorden moeten bepalen en daar de gyro op kunnen richten, dus helemaal onafhankelijk is het niet.
WErkt trouwens ook niet in de ruimte vanwege het ontbreken van aardrotatie.

@Teus.shira:

In Alaska hebben ze een ander probleem, het magnetische noorden bevind zich ten oosten van alaska.
Het lijkt me stug dat ze daar nog magnetische kompassen gebruiken.

[Reactie gewijzigd door ZenTex op 22 juli 2024 23:34]

[benme]

Uhh sextant?

[Aikon]

Nope, een kompas is enkel een aanduiding v/e instrument om te navigeren, een gps-ontvanger kan je ook een kompas noemen.

Je gekscherend bedoelde opmerking is zo gek nog niet: de kleur van de lucht zou idd een optie zijn (enkel nuttig in hele specifieke omstandigheden), als je 's avonds richting het rood gaat, ga je richting het westen. Er zijn echt talloze manieren om te navigeren.

[RocketKoen]

Een magnetisch kompas is nuttig bij navigatie omdat het magnetisch veld van de aarde op de meeste plaatsen in rechte lijnen loopt. Als je dus het kompas volgt ga je in een rechte lijn.

Vlakbij de polen worden die rechte lijnen alleen heel erg krom. Dus kun je ze niet meer gebruiken om te navigeren. Dit kompas zou wel gewoon kunnen werken.

[ongewoongewoon]

naast de hoge nauwkeurigheid, werkt het kompas onafhankelijk van externe bronnen, zoals gps-satellieten die in potentie gestoord kunnen worden.

Dat is wel super, in theorie zou het hele GPS systeem namelijk uit gezet kunnen worden, met alle gevolgen van dien.

[ironhorse]

......"maar zou nauwkeuriger zijn dan gps"
tja.
Een kinderkompasje van de Hema is al nauwkeuriger dan een gps. Ietsje jammer dat die dingen zo slecht afleesbaar zijn.

De echte toepassing is natuurlijk de plaatsbepaling. Die genoemde 100 maal nauwkeuriger, is die vergeijking gemaakt met de burger-gps of de amerikaanse militaire nauwkeurigheid?

[Verwijderd]

Ik kijk vol spanning uit naar het boek "The Galileo Project: 5,3 Billion EURO down the drain".

[analog_]

Het voordeel is dat multi GNSS chips hier handig gebruik van maken, zo geniet ik op mijn moto g van altijd locatiebepaling simpelweg vanwege de hoeveelheid satellieten binnen het zichtbare hemelfront. In standaard GPS heb je tussen de ~7 en 14 zichtbare sats binnen je 180* hemel. Voeg wat gebouwen toe en je houd er nog maar een paar over.

[Cerberus_tm]

Hoe zit dat dan, kan de Moto G zowel GPS als GLONASS oppikken? Hoe kan ik weten of andere telefoons dat ook kunnen? Ik vind GPS op mijn Galaxy Nexus namelijk inderdaad niet altijd even snel of nauwkeurig.

[yoshiwa]

ik kijk uit naar het boek 'hoe nodeloos negatief de vooruitgang stopte'

[dasiro]

galileo is niet echt vooruitgang, gewoon het zoveelste satnav systeem in de rij: de amerikanen hebben GPS, de russen GLONASS, de chinezen BDS en de indiers IRNSS. Allemaal willen ze hun eigen navigatiesysteem hebben, om in geval van nood onafhankelijk van de anderen te kunnen zijn, maar met dit systeem zou je geen miljarden moeten uitgeven om sattelieten te bouwen, lanceren en in hun baan te houden.

[postbus51]

Tot je die satelietten uit de ruimte knalt , heb je een probleem

[Verwijderd]

Het punt wat ik wilde maken is dat hiermee alle satnav systemen overbodig zouden worden - als binnen afzienbare tijd in smartphone formaat geperst kan worden - aangezien het niet afhankelijk is van satellieten e.d.
En specifiek voor Galileo, zelfs voor dat het project goed en wel gecommercialiseerd kan worden.

BTW, het is niet omdat je er een smiley achter zet, dat het dan plots geen kutopmerking meer is.

[yoshiwa]

bedankt voor je uitvoerige reply , nu begrijp ik tenminste wat je bedoelde ,en heb je ook zeker gelijk .
Wou niet respectloos doen , maar was wss niet helemaal top toen ik dat schreef, doe normaal ook niet zo bot vond het gewoon beetje een random opmerking die nergens op sloeg , gezien elke ontwikkeling sowieso vooruitgang , werkgelegenheid enz voortbrengt. Als ik dan zo een oneliner zie staan denk ik gewoon terug aan de grote massa mensen die 'tegen vooruitgang en nieuw' is , overal commentaar op heeft ,maar wel graag het comfortabel heeft en zo weinig mogelijk wil werken

[RMYuma]

Gemiddeld zal het magnetisch veld van de Aard één richting op gaan.
Maar is het niet zo, dat lokaal het magnetisch veld kan afwijken van die richting?
Wat als je dan net op zo'n lokatie bent?

[Wampa1]

Ik denk dat we qua locatiebepaling meer de richting van providers als Google op gaan dan weer een super nieuwe hardware toepassing in de telefoon te proppen. We willen juist de zuinigere kant op met telefoon accu's en dergelijke volgens mij.

Waarschijnlijk wordt plaatsbepaling straks gewoon via je wireless connectie met de dichtstbijzijnde zendmast ofzo. De beheerder van die mast weet met welk punt je bent geconnect, weet waar de mast staat en verteld je vervolgens (ongeveer) waar je bent.

[Teus.espresso]

Veel van dit soort ontwikkelingen worden gefinancierd vanuit defensie en dergelijke organisaties.
Op zee of in in binnenland van Afghanistan staan niet zoveel gsm masten. Zo is Google dus moeilijk bereikbaar en is een driehoeksmeting voor positiebepaling is ook niet te doen.
Een apparaat dat zonder bereik van externe signalen precies plaats kan bepalen is dan een uitkomst.