Boussole quantique
L'expression boussole quantique (Quantum compass pour les anglophones) désigne généralement un instrument mesurant la vecteur position relative, en utilisant la technique de l'interférométrie atomique. Elle peut s'intégrer dans une centrale inertielle de navigation d'un genre nouveau.
Dans le domaine de la biologie quantique, cette expression désigne parfois aussi le mécanisme biophysique et biochimique du sens de l'orientation d'animaux migrateurs (oiseaux et certains poissons insectes typiquement)[1] - [2] - [3] - [4].
Théorie
Les travaux sur les unités de mesure inertielle (IMU) basées sur la technologie quantique, les instruments contenant les gyroscopes et les accéléromètres, découlent des premières démonstrations d'accéléromètres et de gyromètres basés sur les ondes de matière[5].
Principes, fonctionnement
La boussole quantique comprend un ensemble d'accéléromètres et de gyroscope basés sur la technologie quantique[6].
La boussole quantique contient des nuages d'atomes gelés à l'aide de lasers.
En mesurant le mouvement de ces particules congelées sur des périodes de temps précises, le mouvement de l'appareil peut être calculé.
Utilité
Une telle boussole pourrait fournir une position précise « inviolable » dans des contextes où les satellites ne sont pas disponibles pour la navigation GPS comme pour un sous-marin entièrement immergé[7].
Dans le domaine de la course aux armements, c'est l'une des nombreux aspects de militarisation et « weaponisation » de la physique quantique, qui vise à développer des armes et autres applications militaires à partir de la physique quantique (en s'appuyant notamment sur l'informatique quantique, la cryptographie quantique, la communication quantique et la détection quantique[8].
DĂ©monstrations
La première démonstration de mesure d'accélération embarquée a été faite sur un Airbus A300 en 2011[9].
Prospective
Diverses agences de défense dans le monde, telles que la DARPA[10] ou le ministère de la Défense du Royaume-Uni[11] - [7] étudient des prototypes de matériels quantiques (dont boussole, mais aussi radar quantique) pour des utilisations futures, notamment dans les sous-marins et les avions.
Notes et références
- (en) Hamish G. Hiscock, Susannah Worster, Daniel R. Kattnig et Charlotte Steers, « The quantum needle of the avian magnetic compass », Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 113, no 17,‎ , p. 4634–4639 (ISSN 0027-8424 et 1091-6490, DOI 10.1073/pnas.1600341113, lire en ligne, consulté le )
- (en) R. A. Holland, « True navigation in birds: from quantum physics to global migration », Journal of Zoology, vol. 293, no 1,‎ , p. 1–15 (ISSN 1469-7998, DOI 10.1111/jzo.12107, lire en ligne, consulté le )
- (en) Neill Lambert, Yueh-Nan Chen, Yuan-Chung Cheng et Che-Ming Li, « Quantum biology », Nature Physics, vol. 9, no 1,‎ , p. 10–18 (ISSN 1745-2481, DOI 10.1038/nphys2474, lire en ligne, consulté le )
- (en) Siu Ying Wong, Anders Frederiksen, Maja Hanić et Fabian Schuhmann, « Navigation of migratory songbirds: a quantum magnetic compass sensor », Neuroforum, vol. 27, no 3,‎ (ISSN 2363-7013, DOI 10.1515/nf-2021-0005/html, lire en ligne, consulté le )
- Mark Kasevich, « Precision Navigation Sensors based on Atom Interferometry », Stanford Center for Position, Navigation and Time,
- Sophia Chen, « Quantum Physicists Found a New, Safer Way to Navigate », Wired,‎ (lire en ligne)
- « Quantum positioning system steps in when GPS fails », New Scientist,‎ (lire en ligne, consulté le )
- (en) Dennis C. Guy, The Weaponization of Quantum Physics: How Technology is Transforming Warfare, Gravely Naval Research Group, Naval War College, (lire en ligne)
- Clay Dillow, « For the First Time, Researchers Use an Atom Interferometer to Measure Aircraft Acceleration », (consulté le ).
- (en) David Kramer, « DARPA looks beyond GPS for positioning, navigating, and timing », Physics Today, vol. 67, no 10,‎ , p. 23–26 (ISSN 0031-9228, DOI 10.1063/PT.3.2543, Bibcode 2014PhT....67j..23K).
- (en) Matthew Sparkes, « MoD creates 'coldest object in the universe' to trump GPS », sur The Daily Telegraph, (consulté le ).
Voir aussi
Articles connexes
Bibliographie
- Cartlidge, E. (2019). Quantum sensors: a revolution in the offing?. Optics and Photonics News, 30(9), 24-31. URL=https://www.osapublishing.org/viewmedia.cfm?uri=opn-30-9-24&seq=0
- (en) C. Y. Cai, Qing Ai, H. T. Quan et C. P. Sun, « Sensitive chemical compass assisted by quantum criticality », Physical Review A, vol. 85, no 2,‎ , p. 022315 (ISSN 1050-2947 et 1094-1622, DOI 10.1103/PhysRevA.85.022315, lire en ligne, consulté le )