Máy bay vũ trụ X-37B của Lực lượng Không gian đã bắt đầu một nhiệm vụ đột phá : thử nghiệm một giải pháp thay thế lượng tử cho định vị GPS
Trong không gian, đặc biệt là ngoài quỹ đạo Trái Đất, tín hiệu GPS trở nên không đáng tin cậy hoặc đơn giản là biến mất. Điều tương tự cũng xảy ra dưới nước, nơi tàu ngầm hoàn toàn không thể truy cập GPS.
X-37B là một tàu vũ trụ không người lái, nó trông giống như tàu con thoi đã nghỉ hưu của Hoa Kỳ nhưng bé nhỏ hơn, nó được phóng lên bằng tên lửa đẩy và sau khi trở về Trái Đất, nó sẽ hạ cánh không cần động cơ trên đường băng mặt đất. Tàu có động cơ có thể sử dụng để di chuyển trong không gian, nhưng vào năm 2024, nó đã cố tình lướt trên bầu khí quyển Trái Đất bằng cách sử dụng “phanh khí động” để tạo ra sự thay đổi đáng kể trên đường bay (quỹ đạo) của nó, thay vì phải tiêu tốn rất nhiều năng lượng để khởi động hệ thống phản lực.
Vì nguyên tử hoạt động như một sóng trong cơ học lượng tử, hai đường đi này giao thoa với nhau, tạo ra một mô hình tương tự như những gợn sóng chồng lên nhau trên mặt nước. Mô hình này chứa đựng thông tin chi tiết về cách môi trường xung quanh nguyên tử ảnh hưởng đến hành trình của nó. Đặc biệt, những thay đổi nhỏ nhất trong chuyển động, chẳng hạn như sự quay của cảm biến hoặc gia tốc, đều để lại dấu vết có thể phát hiện được trên các “sóng” nguyên tử này.
So với các hệ thống dẫn đường quán tính cổ điển, cảm biến lượng tử có độ nhạy cao hơn gấp nhiều lần. Vì các nguyên tử giống hệt nhau và không thay đổi, không giống như các thành phần cơ học hay thiết bị điện tử, chúng ít bị trôi dạt hoặc sai lệch hơn nhiều. Kết quả là khả năng dẫn đường có độ chính xác cao và thời gian dài mà không cần tham chiếu bên ngoài.
Boeing đã thử nghiệm công nghệ GPS lượng tử này vào tháng 3 năm 2025, khi hãng mô tả công nghệ này liên quan đến việc “sử dụng đơn vị đo quán tính lượng tử sáu trục (IMU) sử dụng “kỹ thuật cảm biến lượng tử gọi là giao thoa nguyên tử để phát hiện chuyển động quay và gia tốc bằng cách sử dụng nguyên tử”.
Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia của Hoa Kỳ đã mô tả phép giao thoa nguyên tử là “một cách cực kỳ chính xác để đo gia tốc” và đã chế tạo một “bộ điều biến quang tử silicon hiệu suất cao – thiết bị điều khiển ánh sáng lượng tử bằng vi mạch điện tử” để có thể đưa bộ đo lượng tử đi vào hoạt động.
Bản vẽ ý tưởng về chip điều biến dải đơn quang tử silicon
Nguồn: Science Advances (2024).
Vấn đề cốt lõi là giao thoa kế nguyên tử có thể được sử dụng để đo vị trí – công việc tương tự như chúng ta sử dụng GPS ngày nay.
Điều này đưa chúng ta trở lại lý do tại sao Trung Quốc hơi lo lắng về X-37B: Bắc Kinh lo ngại vệ tinh định vị Bắc Đẩu của họ có thể bị vô hiệu hóa. Hoa Kỳ cũng lo ngại về việc mất vệ tinh GPS, vì chiến tranh hiện đại phụ thuộc vào chúng.
Do đó, chuyến bay X-37B này có ý nghĩa quan trọng hơn một chút vì nó đang thử nghiệm một công nghệ có thể cho phép tàu vũ trụ trong tương lai và máy bay, tàu thủy chiến đấu, tên lửa, UAV tìm đường đi đến mục tiêu ngay cả khi hệ thống định vị vệ tinh gặp sự cố vì bị JAM, phá sóng…
Lầu Năm Góc không cho biết khi nào X-37B sẽ quay trở lại Trái Đất hoặc họ hy vọng đạt được điều gì với nhiệm vụ này.
Hoa Kỳ, Trung Quốc và các quốc gia khác đang trong cuộc chạy đua công nghệ lượng tử để phát triển các hệ thống Định vị, Điều hướng và Đo Thời gian bằng lượng tử (PNT) . Trung Quốc được cho là đang cố thử nghiệm các công nghệ tương tự trong giai đoạn khởi đầu.