Що таке квантова навігація та чи здатна вона стати альтернативою GPS

Квантова навігація - це інноваційна технологія, яка базується на принципах квантової фізики, яка обіцяє зробити навігаційні системи більш точними та стійкими до перешкод. На відміну від традиційних GPS-систем, квантова навігація не залежить від супутників і може працювати в будь-яких умовах.

РБК-Україна (проект Styler) розповідає, що таке квантова навігація, її майбутнє та яку роль вона грає у російсько-українській війні.

Положення GPS сьогодні

Іноді GPS - або глобальні системи позиціонування, які використовують сигнали із супутників для визначення місця розташування - підводять нас. Але чи замислювалися ви колись, чому це так?

Вихід із зони дії - у круту долину або густий ліс - може призвести до виходу з ладу GPS-навігатор вашого автомобіля, але існують і інші, більш небезпечні причини збоїв глобальних супутникових навігаційних систем (GNSS).

За даними Імперського коледжу Лондона, система GNSS, що використовується всюди - від літаків і кораблів до високоточних бомб, "схильна до глушіння, імітації або блокування".

Ще однією проблемою є спуфінг, при якому надсилаються помилкові сигнали, щоб обдурити пристрій GPS і змусити його думати, що він знаходиться в іншому місці.

За даними Європейської асоціації ділової авіації, у 2022 році було зареєстровано майже 50 000 подібних інцидентів на літаках, що у п'ять разів більше, ніж роком раніше.

Усвідомлюючи вразливість сучасних систем навігації, наукова спільнота та державні органи зосередили свої зусилля на розробці квантової навігації, яка зможе забезпечити більш надійну та безпечну роботу.

Що таке квантова навігація

По суті йдеться про атоми. Коли супутникова навігація покладається на сигнал, що відображається з космосу, квантова навігація фокусується на русі одного атома, що відстежується в кріогенних умовах.

Замість супутника, що плаває в космосі, квантова навігаційна система знаходиться всередині кожного окремого транспортного засобу, а вимірювання виробляються "у точці використання". "Це означає, що сигнал "не дрейфує", що значно ускладнює перехоплення", - говорить Річард Кларідж, фізик із PA Consulting Group.

У травні Великобританія провела два окремих випробування квантової навігації - одне на борту корабля Королівського флоту, а інше - на невеликому реактивному літаку. Наступного місяця лондонська підземна транспортна система стала випробувальним полігоном для цієї технології.

Випробування успішно продемонстрували, що квантова навігація "не схильна до перешкод", а дослідження Великобританії прокладають шлях до ширшого впровадження цієї технології в майбутньому.

Чи замінить квантова навігація GPS?

Підраховано, що один день відключення супутникового зв'язку коштуватиме Великобританії більш ніж 1,3 млрд доларів. Тому уряди та підприємства, безумовно, зацікавлені у пошуку рішення.

Але квантові навігаційні системи навряд чи замінять GNSS найближчим часом. Для квантової навігації потрібні надхолодні атоми, а устаткування нині має великі розміри.

Навіть коли машини скоротяться найближчими роками, квантова навігація, ймовірно, використовуватиметься як резервна, а не повна заміна GPS у багатьох ситуаціях, кажуть експерти.

За словами Кларіджа, їх також, ймовірно, використовуватимуть у ситуаціях, коли відсутня GNSS, наприклад, під водою.

“Ви не позбавитеся супутникових систем, вони дуже зручні, - вважає Генрі Уайт, член команди BAE Systems, яка працювала над випробувальним польотом літака.

Переваги супутникових даних

Очікується, що до 2030 року дані спостереження за Землею (EO) принесуть понад 700 мільярдів доларів, згідно зі звітом Всесвітнього економічного форуму "Посилення глобальної цінності спостереження за Землею".

Вносячи внесок у світову економіку, дані супутників EO відстежують екстремальні погодні явища та якість води, прогнозують рівень бідності та багато іншого, стверджує Форум.

Наприклад, очікується, що спостереження за Землею побічно сприятиме видаленню 2 гігатон парникових газів щорічно в результаті збору даних про зміну клімату, які потім стануть придатними для вжиття заходів.

Форум також підрахував, що 16 із 17 цілей ООН у сфері сталого розвитку можуть бути підтримані ЄО.

Тож доля супутників, безумовно, не перебуває під загрозою через розвиток квантових технологій. Але майбутнє транспорту може стати безпечнішим і надійнішим.

Розвиток квантової навігації в Україні у контексті російсько-української війни

Квантові технології, включаючи квантову навігацію, є стратегічно важливою сферою для сучасних держав. В умовах російсько-української війни питання про розвиток таких технологій в Україні набуває особливого значення.

Квантова навігація, що забезпечує надточне визначення координат та підвищення стійкості до зовнішніх перешкод, може відіграти ключову роль у зміцненні обороноздатності країни та забезпеченні безпеки нації.

Перспективи розвитку

Незважаючи на всі виклики, перспективи розвитку квантової навігації в Україні залишаються вельми оптимістичними.

Квантова навігація може бути використана для створення більш точних та надійних систем керування безпілотними літальними апаратами, ракетами та іншими видами озброєння.

Крім військових застосувань, квантова навігація знайде широке застосування у цивільній сфері: у транспортній логістиці, геодезії, будівництві та інших сферах. Також розвиток квантових технологій створить нові робочі місця та простимулює розвиток високотехнологічних галузей промисловості.

Значення квантової навігації для оборони

Квантова навігація має критичне значення для оборонного комплексу України в умовах війни. Ці технології можуть забезпечити ряд переваг:

Стійкість до перешкод. Квантові навігаційні системи здатні працювати навіть в умовах сильних перешкод, що робить їх незамінними у військовому середовищі, особливо в умовах використання супротивником технологій радіоелектронної боротьби (РЕБ).

Висока точність. Квантові технології дозволяють досягати високої точності у визначенні координат та часу, що особливо важливо для наведення високоточної зброї та координації дій збройних сил.

Секретність та безпека. Квантова криптографія забезпечує високий рівень безпеки переданих даних, що запобігає їх перехопленню та розшифровці противником.

Майбутнє квантової навігації в Україні

Незважаючи на складні умови війни, розвиток квантової навігації в Україні має перспективи завдяки підтримці держави та міжнародної спільноти. У довгостроковій перспективі квантові технології можуть стати основою для модернізації української армії та зміцнення обороноздатності країни.

Більше того, інвестиції у квантові технології сприяють розвитку науково-технічного потенціалу України, створюючи нові можливості для економічного зростання та інновацій.