یک سیستم رادیوکوانتومی جدید در جاهایی که سیستم‌های هدایتی برپایه ماهواره در آنجا کار نمی‌کنند، جایگزین خوبی برای GPS خواهد بود. اخیرا سیستمی توسط دیو هو و همکارانش در موسسه بین‌المللی استاندارد و تکنولوژی (NIST) مریلند در آمریکا ساخته شده که در آن از ویژگی‌های کوانتومی حسگرهای میدان مغناطیسی برای ارسال و دریافت سیگنال استفاده شده‌است.

دیو هو (Dave Howe) از NIST، ابزارها را برای گذراندن یک پرتو لیزر از میان یک ساختار سلولی کوچک از اتم روبیدیم در درون سپر مغناطیسی استوانه‌ای، هم‌راستا می‌کند. اتم ها در قلب مگنتومتر اتمی هستند که به‌عنوان گیرنده برای رادیوی مغناطیسی کار می‌کنند. (منبع عکس: Burrus/NIST)

معمولا در سیستمهای ارتباطی بی‌سیم (وایرلس) مانند GPS، از میدان‌های الکترومغناطیسی ناشی از تغییرات جریان استفاده میشود. با این حال،‌ این سیگنال‌ها در موادی همچون فلزات، بتن، خاک و آب به‌شدت تضعیف می‌شوند و امکان برقراری ارتباط در محیط‌های زیرِآب یا مکان‌هایی با ساختمان‌های زیاد مشکل است. اگر از فرکانس‌های پایین استفاده کنیم، ‌این تضعیف کمتر می‌شود که به بهای کاهش پهنای باند و حساسیت است، یعنی داده‌های زیادی را نمي‌توان منتقل کرد.

ارتباطات با پهنای باند زیاد

طبق گفته هو: بهترین حساسیت میدان‌های مغناطیسی بااستفاده از حسگرهای کوانتومی به‌دست‌می‌آید. کاهش حساسیت باعث طولانی‌ترشدن محدوده ارتباط می‌شود. او می‌افزاید رویکرد کوانتومی، امکان برقراری ارتباطات با پهنای باند زیاد، مانند تلفن‌های همراه، را فراهم می‌کند.

گروه NIST رادیوی کوانتومی خود را بااستفاده‌از مگنتومترهای اتمی ساخته است. معمولا از این وسایل برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی طبیعی استفاده می‌شود، اما می‌توان برای دریافت میدان‌های ساختگی (مصنوعی)،‌ مانند سیگنال‌های ارتباطی دیجیتالی، نیز از آنها استفاده کرد.

نور قطبیده

مگنتومتر جریان مستقیمِ گروه NIST برای مشاهده تغییرات حالت اسپینی از اتم‌های روبیدیم استفاده خواهد کرد که ناشی از میدان مغناطیسی ارسالی است. سپس در آشکارساز جریان متناوبی القا می‌شود که برای سیگنال‌های ارتباطی مشخص، مجاز است. آشکارساز می‌تواند سیگنال‌های بسیار ضعیف‌تر از نوفه های میدان مغناطیسی زمینه را، حتی در فرکانس‌های بسیار پایین کمتر از ۱ کیلوهرتز، شناسایی کند.

براساس توضیحات هو: پاسخ اتم‌ها بسیار سریع و با حساسیت بسیار بالا است. ارتباطات کلاسیکی حاصل رابطه جایگزینی بین پهنای باند و حساسیت است. حال با این تکنولوژی می‌توانیم هر دوی این‌ها را،‌ هم زمان، در حسگرهای کوانتومی داشته باشیم.