Что такое квантовая навигация и способна ли она стать альтернативой GPS

Содержание 

• Что такое квантовая навигация 
• Заменит ли квантовая навигация GPS? 
• Преимущества спутниковых данных 
• Развитие квантовой навигации в Украине в контексте российско-украинской войны 
• Будущее квантовой навигации в Украине 

Положение GPS сегодня

Иногда GPS - или глобальные системы позиционирования, которые используют сигналы со спутников для определения местоположения - подводят нас. Но задумывались ли вы когда-нибудь, почему это так? 

Выход из зоны действия - в крутую долину или густой лес - может привести к выходу из строя GPS-навигатор вашего автомобиля, но существуют и другие, более опасные причины сбоев глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS). 

По данным Имперского колледжа Лондона, система GNSS, используемая повсюду - от самолетов и кораблей до высокоточных бомб, "подвержена глушению, имитации или блокировке". 

Еще одной проблемой является спуфинг, при котором отправляются ложные сигналы, чтобы обмануть устройство GPS и заставить его думать, что оно находится в другом месте.  

По данным Европейской ассоциации деловой авиации, в 2022 году было зарегистрировано почти 50 000 подобных инцидентов на самолетах, что в пять раз больше, чем годом ранее. 

Осознавая уязвимость современных систем навигации, научное сообщество и государственные органы сосредоточили свои усилия на разработке квантовой навигации, которая сможет обеспечить более надежную и безопасную работу. 

Что такое квантовая навигация 

По сути, речь идет об атомах. В то время как спутниковая навигация полагается на сигнал, отражающийся из космоса, квантовая навигация фокусируется на движении одного атома, отслеживаемого в криогенных условиях. 

Вместо спутника, плавающего в космосе, квантовая навигационная система находится внутри каждого отдельного транспортного средства, а измерения производятся "в точке использования”. “Это означает, что сигнал "не дрейфует", что значительно затрудняет перехват”, - говорит Ричард Кларидж, физик из PA Consulting Group. 

В мае Великобритания провела два отдельных испытания квантовой навигации - одно на борту корабля Королевского флота, а другое на небольшом реактивном самолете. В следующем месяце лондонская подземная транспортная система стала испытательным полигоном для этой технологии. 

Испытания успешно продемонстрировали, что квантовая навигация "неподвержена помехам", а исследования Великобритании прокладывают путь к более широкому внедрению этой технологии в будущем. 

Заменит ли квантовая навигация GPS? 

Подсчитано, что один день отключения спутниковой связи обойдется Великобритании более чем в 1,3 млрд долларов. Поэтому правительства и предприятия, безусловно, заинтересованы в поиске решения. 

Но квантовые навигационные системы вряд ли заменят GNSS в ближайшее время. Для квантовой навигации нужны сверххолодные атомы, а оборудование в настоящее время имеет большие размеры.  

Хотя квантовая навигация может заменить спутниковую навигацию, ценность спутниковых данных остается огромной (фото: World Economic Forum)

Даже когда машины сократятся в ближайшие годы, квантовая навигация, вероятно, будет использоваться в качестве резервной, а не полной замены GPS во многих ситуациях, говорят эксперты. 

По словам Клариджа, их также, вероятно, будут использовать в ситуациях, когда отсутствует GNSS, например, под водой. 

“Вы не избавитесь от спутниковых систем, они очень удобны, - считает Генри Уайт, член команды BAE Systems, работавшей над испытательным полетом самолета. 

Преимущества спутниковых данных 

Ожидается, что к 2030 году данные наблюдения за Землей (EO) принесут более 700 миллиардов долларов, согласно отчету Всемирного экономического форума “Усиление глобальной ценности наблюдения за Землей”.  

Внося вклад в мировую экономику, данные спутников EO отслеживают экстремальные погодные явления и качество воды, прогнозируют уровень бедности и многое другое, утверждает Форум. 

Например, ожидается, что наблюдение за Землей будет косвенно способствовать удалению 2 гигатонн парниковых газов ежегодно в результате сбора данных об изменении климата, которые затем станут пригодными для принятия мер. 

Форум также подсчитал, что 16 из 17 целей ООН в области устойчивого развития могут быть поддержаны ЕО. 

Так что судьба спутников, безусловно, не находится под угрозой из-за развития квантовых технологий. Но будущее транспорта может стать более безопасным и надежным. 

Спутники помогают измерять две трети основных климатических переменных (фото: World Economic Forum)

Развитие квантовой навигации в Украине в контексте российско-украинской войны 

Квантовые технологии, включая квантовую навигацию, представляют собой стратегически важную область для современных государств. В условиях российско-украинской войны вопрос о развитии таких технологий в Украине приобретает особое значение.  

Квантовая навигация, обеспечивающая сверхточное определение координат и повышение устойчивости к внешним помехам, может сыграть ключевую роль в укреплении обороноспособности страны и обеспечении безопасности нации. 

Перспективы развития 

Несмотря на все вызовы, перспективы развития квантовой навигации в Украине остаются весьма оптимистичными. 

Квантовая навигация может быть использована для создания более точных и надежных систем управления беспилотными летательными аппаратами, ракетами и другими видами вооружения.  

Помимо военных применений, квантовая навигация найдет широкое применение в гражданской сфере: в транспортной логистике, геодезии, строительстве и других областях. Также развитие квантовых технологий создаст новые рабочие места и простимулирует развитие высокотехнологичных отраслей промышленности. 

Значение квантовой навигации для обороны 

Квантовая навигация имеет критическое значение для оборонного комплекса Украины в условиях войны. Эти технологии могут обеспечить ряд преимуществ: 

Устойчивость к помехам. Квантовые навигационные системы способны работать даже в условиях сильных помех, что делает их незаменимыми в военной среде, особенно в условиях использования противником технологий радиоэлектронной борьбы (РЭБ). 

Высокая точность. Квантовые технологии позволяют достигать высокой точности в определении координат и времени, что особенно важно для наведения высокоточного оружия и координации действий вооруженных сил. 

Секретность и безопасность. Квантовая криптография обеспечивает высокий уровень безопасности передаваемых данных, что предотвращает их перехват и расшифровку противником. 

Будущее квантовой навигации в Украине 

Несмотря на сложные условия войны, развитие квантовой навигации в Украине имеет перспективы благодаря поддержке государства и международного сообщества. В долгосрочной перспективе квантовые технологии могут стать основой для модернизации украинской армии и укрепления обороноспособности страны.  

Более того, инвестиции в квантовые технологии способствуют развитию научно-технического потенциала Украины, создавая новые возможности для экономического роста и инноваций.