Das in The Big Bang Theory gezeigte satellitenlose Quantennavigationssystem wurde in Wirklichkeit erfunden
Das Sandia National Laboratory hat eine avocadogroße Vakuumkammer aus Titan und Saphir entwickelt, die eines Tages in der Lage sein wird, mit quantenmechanischen Sensoren eine genaue Navigation ohne Satelliten zu ermöglichen.
In nur wenigen Jahrzehnten hat sich GPS von einer Militärtechnologie zu einer beliebten zivilen Technologielösung für eine Vielzahl von Alltagsanwendungen entwickelt. Die moderne Gesellschaft stützt sich in hohem Maße auf diese Anwendungen, die GPS nutzen. An Orten wie den hohen polaren Breitengraden oder in tiefen Bergtälern ist das globale Ortungssystem jedoch nicht immer verfügbar. Darüber hinaus können GPS-Signale blockiert oder gestört werden.
Die Anfälligkeit von GPS-Systemen ist auf ihre Abhängigkeit von Satellitenkonstellationen in der Erdumlaufbahn zurückzuführen. Diese Satelliten senden Signale mit Zeitstempeln aus, die mit Atomuhren synchronisiert sind. GPS-Empfänger nutzen den Dopplereffekt in Satellitensignalen, um die Position und Geschwindigkeit des Empfängers äußerst genau zu berechnen. Wenn diese Signale unterbrochen oder beschädigt werden, fällt das System aus.
Alternative ist eine Technologie, die ursprünglich für militärische Raketen während des Zweiten Weltkriegs entwickelt wurde und üblicherweise auf U-Booten während des Abtauchens verwendet wird. Bei der so genannten "Trägheitsnavigation" handelt es sich um ein völlig autonomes System, das mit Hilfe von Gyroskopen und Beschleunigungsmessern die Position eines Navigationsgeräts relativ zu einer festen, bekannten Position berechnet.
Das Problem ist, dass Trägheitsnavigationssysteme wie GPS sehr genau sein müssen und die gleiche Zeitgenauigkeit wie eine Atomuhr haben müssen. Dies ist mit bestehenden Systemen möglich, die zur Messung von Quanteneffekten mechanische Kreisel oder Laser durch Rubidium-Gaswolken verwenden - allerdings sind sie auf schwere und teure Vakuumsysteme angewiesen.
Der Ansatz des Sandia-Teams umfasst die Herstellung robuster Quantensensoren, die in eine Kammer mit einem Volumen von nur einem Kubikzentimeter passen. Diese Kammer ist aus Titan gefertigt und hat Saphirfenster - Materialien, die sehr gut verhindern, dass Gase wie Helium entweichen. Im Inneren wird ein Vakuum aufrechterhalten.
Das System ist noch nicht ausgereift, sein schwächster Punkt ist die Dauer der Aufrechterhaltung des Vakuums. Die Forscher versuchen nun, das Gerät weniger sperrig und einfacher herzustellen.