Khánh Vân
Topaz
Trong bối cảnh tín hiệu GPS ngày càng dễ bị gây nhiễu và giả mạo, các công ty hàng không và công nghệ trên thế giới đang thử nghiệm một giải pháp định vị mang tính cách mạng: cảm biến lượng tử. Các chuyến bay thử nghiệm gần đây tại Anh và Mỹ đã cho thấy tiềm năng của công nghệ này trong việc giúp máy bay có thể điều hướng một cách an toàn và chính xác mà không cần phụ thuộc vào tín hiệu vệ tinh.
Không giống như GPS dựa vào tín hiệu từ vệ tinh, định vị lượng tử hoạt động dựa trên việc đo lường các thuộc tính vật lý cực kỳ tinh vi của môi trường xung quanh. Hiện có hai kỹ thuật chính đang được thử nghiệm.
Phương pháp thứ nhất là định vị lượng tử quán tính, được phát triển bởi các công ty như Infleqtion và AOSense. Công nghệ này sử dụng các cảm biến siêu nhạy có khả năng phát hiện những thay đổi trong chuyển động ở cấp độ femtometer – nhỏ hơn cả chiều rộng của một nguyên tử. Bằng cách liên tục theo dõi gia tốc và sự xoay vòng, hệ thống có thể tính toán chính xác vị trí của máy bay so với điểm xuất phát mà không cần bất kỳ tín hiệu bên ngoài nào.
Phương pháp thứ hai là định vị địa từ lượng tử, với sản phẩm tiêu biểu là hệ thống AQNav của công ty SandboxAQ. Hệ thống này sử dụng các cảm biến từ kế lượng tử cực nhạy để "đọc" các mô hình từ trường độc đáo của vỏ Trái Đất. Sau đó, một thuật toán AI sẽ so sánh các dữ liệu này với một bản đồ từ trường đã biết để xác định vị trí của máy bay.
Công nghệ này không còn chỉ là lý thuyết. Gần đây, công ty Infleqtion đã hoàn thành một chuyến bay thử nghiệm thương mại tại Anh và đang lên kế hoạch cho một chuyến bay khác tại Mỹ.
Trước đó, vào năm 2024, gã khổng lồ hàng không Boeing cũng đã thực hiện chuyến bay đầu tiên trên thế giới sử dụng các hệ thống định vị lượng tử.
Trong chuyến bay kéo dài 4 giờ qua miền trung nước Mỹ, Boeing đã thử nghiệm kết hợp cả hai công nghệ: hệ thống quán tính của AOSense và hệ thống địa từ AQNav của SandboxAQ. Theo các chuyên gia của Boeing, việc kết hợp nhiều công nghệ khác nhau là yếu tố quan trọng để tạo ra một hệ thống định vị thay thế có độ tin cậy cao.
Sự phát triển của các công nghệ định vị lượng tử là một phản ứng trực tiếp trước những rủi ro ngày càng tăng của việc phụ thuộc vào GPS. Việc gây nhiễu hoặc giả mạo tín hiệu GPS có thể khiến một chiếc máy bay bị lệch khỏi đường bay dự kiến, gây ra những nguy cơ nghiêm trọng về an toàn.
Các hệ thống lượng tử, do không phụ thuộc vào tín hiệu bên ngoài, được xem là một giải pháp có khả năng chống chịu và an toàn hơn rất nhiều. Dù vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng những thành công ban đầu đang báo hiệu một kỷ nguyên mới trong ngành điều hướng, nơi những nguyên lý phức tạp của vật lý lượng tử được khai thác để giúp cho bầu trời của chúng ta trở nên an toàn hơn.
Hai phương pháp định vị lượng tử đột phá
Không giống như GPS dựa vào tín hiệu từ vệ tinh, định vị lượng tử hoạt động dựa trên việc đo lường các thuộc tính vật lý cực kỳ tinh vi của môi trường xung quanh. Hiện có hai kỹ thuật chính đang được thử nghiệm.
Phương pháp thứ nhất là định vị lượng tử quán tính, được phát triển bởi các công ty như Infleqtion và AOSense. Công nghệ này sử dụng các cảm biến siêu nhạy có khả năng phát hiện những thay đổi trong chuyển động ở cấp độ femtometer – nhỏ hơn cả chiều rộng của một nguyên tử. Bằng cách liên tục theo dõi gia tốc và sự xoay vòng, hệ thống có thể tính toán chính xác vị trí của máy bay so với điểm xuất phát mà không cần bất kỳ tín hiệu bên ngoài nào.
Phương pháp thứ hai là định vị địa từ lượng tử, với sản phẩm tiêu biểu là hệ thống AQNav của công ty SandboxAQ. Hệ thống này sử dụng các cảm biến từ kế lượng tử cực nhạy để "đọc" các mô hình từ trường độc đáo của vỏ Trái Đất. Sau đó, một thuật toán AI sẽ so sánh các dữ liệu này với một bản đồ từ trường đã biết để xác định vị trí của máy bay.
Các chuyến bay thử nghiệm và vai trò của Boeing
Công nghệ này không còn chỉ là lý thuyết. Gần đây, công ty Infleqtion đã hoàn thành một chuyến bay thử nghiệm thương mại tại Anh và đang lên kế hoạch cho một chuyến bay khác tại Mỹ.
Trước đó, vào năm 2024, gã khổng lồ hàng không Boeing cũng đã thực hiện chuyến bay đầu tiên trên thế giới sử dụng các hệ thống định vị lượng tử.
Trong chuyến bay kéo dài 4 giờ qua miền trung nước Mỹ, Boeing đã thử nghiệm kết hợp cả hai công nghệ: hệ thống quán tính của AOSense và hệ thống địa từ AQNav của SandboxAQ. Theo các chuyên gia của Boeing, việc kết hợp nhiều công nghệ khác nhau là yếu tố quan trọng để tạo ra một hệ thống định vị thay thế có độ tin cậy cao.
Tương lai của ngành hàng không an toàn hơn
Sự phát triển của các công nghệ định vị lượng tử là một phản ứng trực tiếp trước những rủi ro ngày càng tăng của việc phụ thuộc vào GPS. Việc gây nhiễu hoặc giả mạo tín hiệu GPS có thể khiến một chiếc máy bay bị lệch khỏi đường bay dự kiến, gây ra những nguy cơ nghiêm trọng về an toàn.
Các hệ thống lượng tử, do không phụ thuộc vào tín hiệu bên ngoài, được xem là một giải pháp có khả năng chống chịu và an toàn hơn rất nhiều. Dù vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng những thành công ban đầu đang báo hiệu một kỷ nguyên mới trong ngành điều hướng, nơi những nguyên lý phức tạp của vật lý lượng tử được khai thác để giúp cho bầu trời của chúng ta trở nên an toàn hơn.