DVIDS – Actualités – Un professeur NPS fait progresser la technologie quantique pour les applications navales

La mécanique quantique, l’étude de la nature aux niveaux atomique et subatomique, est un domaine de recherche et de technologie qui émerge rapidement. Cette nouvelle façon de voir le monde peut améliorer la façon dont nous naviguons, communiquons, calculons et calculons, et le professeur de physique de la Naval Postgraduate School (NPS) Frank Narducci est à la pointe de la technologie, en particulier dans la recherche sur la technologie quantique avec les applications de la marine.

Narducci et son équipe d’étudiants diplômés et postdoctoraux concentrent actuellement leurs efforts sur des capteurs quantiques capables de détecter et de suivre le mouvement de la plate-forme en l’absence de capacités GPS, comme sous l’eau ou dans l’espace.

Traditionnellement, les sous-marins utilisent des capteurs inertiels embarqués pour déterminer leur rotation et leur accélération sous l’eau. Souvent, le sous-marin doit venir vérifier où son capteur classique dit qu’il se trouve avec là où le GPS le repère. Souvent, l’emplacement où le sous-marin pense qu’il se trouve et où le GPS le dit ne sont pas exactement les mêmes. Cette erreur est due à une dérive dans la lecture des capteurs, et le capteur inertiel peut être désactivé de plus d’un mile ou plus, en fonction du temps écoulé depuis le dernier contrôle de précision GPS.

«Si nous avons des capteurs qui ont une faible erreur et une faible dérive, [the submarines] n’aura pas à revenir aussi souvent », explique Narducci.

Cela serait bénéfique pour le carburant, le temps et à des fins secrètes. Les capteurs quantiques utilisent des atomes au lieu de photons, et les atomes sont plus sensibles aux changements en raison de leur masse plus élevée.

Il y a deux principaux projets de recherche sur la détection quantique que Narducci accompagne. Le premier consiste à améliorer la précision globale du capteur, ce que le chercheur postdoctoral du Conseil national de recherches (CNRC), Jefferey Lee, étudie. En règle générale, les mesures sur des périodes plus longues permettent des mesures plus précises, de sorte que Lee souhaite savoir exactement comment la relation entre les échelles de temps et de précision et comment la modifier de manière avantageuse. Ensuite, il peut trouver un moyen de maintenir une précision plus élevée avec moins de temps de mise en mémoire tampon.

L’autre projet, qui se déroule dans le laboratoire de Narducci, est l’effort de construction d’un capteur quantique. Le capteur nécessite deux interféromètres à atomes à faisceau atomique parallèles pour différencier la rotation et le mouvement linéaire. Un doctorat antérieur. étudiant a créé un laser, et maintenant le lieutenant Cmdr. Darryl Gervis construit l’autre.

De nombreux outils de base utilisés dans le laboratoire de Narducci sont basés sur des recherches effectuées par le Dr William Phillips, qui travaille au Joint Quantum Institute du National Institute of Standards and Technology (NIST), et qui a donné des conférences au NPS sur la reformulation quantique de le système métrique lors d’une récente conférence invité SECNAV (SGL). Narducci et ses élèves utilisent ces outils, puis les modifient selon leurs besoins.

Acteur clé de la recherche quantique, Phillips a remporté un prix Nobel en 1997 «pour le développement de méthodes de refroidissement et de piégeage des atomes avec la lumière laser». Phillips est ravi de voir où Narducci et ses étudiants prennent la technologie quantique.

« [In the beginning of quantum research,] nous n’étions pas vraiment intéressés à tirer le meilleur parti de ces choses parce que nous étions à un stade où personne n’avait jamais fait cela auparavant, donc nous voulions juste montrer que c’était possible », explique Phillips. «Frank est pris [quantum technology] à l’étape suivante consistant à affiner ces choses, les rendant plus sophistiquées que les choses vraiment grossières que nous faisions au début.

Les «choses» auxquelles Phillips fait référence sont les capteurs quantiques que Gervis travaille à améliorer, mais aussi des structures comme les fontaines atomiques, qui jettent des atomes de sorte que lorsqu’ils tombent, ils sont suffisamment lents pour être utilisés pour mesurer des choses comme gradients de temps, de gravité et de gravité. Narducci supervise un projet de construction de l’une des plus grandes fontaines atomiques au monde dans une cage d’ascenseur NPS à la retraite. Il mesurera 30 mètres de haut, ce qui permettra aux scientifiques de mesurer les atomes en chute libre pendant une période plus longue.

Lentement, Narducci fait progresser le rôle de NPS dans la recherche quantique. La détection quantique est l’un des nombreux sujets quantiques, les autres étant l’informatique quantique, le cryptage et la communication. Jusqu’à présent, la détection quantique et l’informatique quantique sont au centre des préoccupations du campus, Narducci effectuant une grande partie de ses recherches sur la détection et le professeur d’informatique NPS Theodore Huffmire s’est un peu concentré sur la recherche en informatique quantique. Le laboratoire de Narducci a également commencé à s’intéresser à la communication quantique.

Dans l’ensemble, l’objectif plus large de tous ces efforts est de voir un intérêt pour les capacités quantiques et de recherche se développer sur le campus.

«Ce que j’espère, à plus long terme, c’est [for NPS] être la référence de la Marine pour la technologie quantique en général », déclare Narducci.