Автор: Майя Палмер (Maija Palmer)
(sifted.eu) - А что, если бы можно было бы использовать для навигации алмазы вместо GPS?
Это предложение, у которого есть все элементы триллера о Джеймсе Бонде: квантовая механика, высокотехнологичные драгоценные камни и, конечно, шпионы.
Lockheed Martin, подрядчик министерства обороны США, и европейская компания Element Six, подразделение алмазодобывающей компании De Beers по производству синтетических алмазов, работают над технологией навигации, которая будет прекрасно подходить для секретных операций благодаря тому, что она не поддается отслеживанию.
«Эта технология полностью пассивная, при ней не подаются сигналы и ничего не передается. Ее невозможно взломать или поставить ей помехи. Ей может помешать ядерный взрыв, и больше ничто, - говорит Майкл Ди Марио (Michael DiMario), главный инженер проекта компании Lockheed Martin.
Они создали прототип устройства – квантовый магнетометр размером с крупную коробку для обуви, - в котором используются синтетические алмазы, специально разработанные таким образом, чтобы они имели квантовые свойства для определения направления и мощности мельчайших, почти неуловимых аномалий в магнитном поле Земли. При использовании их вместе с картой магнитных полей можно определить ваше местонахождение на планете с точностью – теоретически – примерно до 50 метров.
Это не так точно, как с помощью GPS, у которой точность несколько метров, допускает Ди Марио. Но это может работать в тех условиях, где не может работать GPS, например, под водой и под землей. Или в случаях, когда вам необходимо убедиться, что вас не отслеживают, или вы хотите убедиться, что для ваших навигационных приборов не создаются разного вида помехи.
«До сих пор для GPS существовало мало альтернатив, - говорит Ди Марио. – Поэтому в этом так заинтересованы». Существует реальная обеспокоенность по поводу уязвимости GPS после того, как в начале этого года появились сообщения о том, что Россия начала взламывать глобальную спутниковую навигационную систему в массовом порядке для создания помех самолетам и кораблям, что касается их местонахождения. Более прозаично то, что в 2013 году аэропорт Ньюарка обнаружил, что его спутниковые навигационные системы выведены из строя водителем грузовика, использующим постановщик помех стоимостью $100.
У этого проекта даже имя прекрасно подходит для шпионского триллера: Темный лед (Dark Ice).
Навигационные приборы являются крупным потенциальным рынком для специально разработанных алмазов. Открытие о том, что синтетические алмазы можно создавать такими, чтобы они имели мельчайшие атомные дыры внутри, заменяя один из атомов углерода в решетке на атом азота – это называется азото-замещенная вакансия, или NV, - открывает новый мир возможностей для науки о материалах.
Алмазы с NV обладают рядом уникальных свойств. Например, они могут использоваться для управления квантовыми битами, необходимыми в квантовой вычислительной технике, не требуя супер-охлаждения.
«Поэтому людей очень интересуют алмазы – можно делать все, что нужно с квантовыми битами, но вы также можете управлять ими. Действительно уникально то, что это можно делать при комнатной температуре, - говорит Эндрю Беннетт (Andrew Bennett), руководитель по разработке приложений из Element Six. Element Six была на переднем крае разработки и изучения вопроса о том, как обеспечить массовое производство таких специально разработанных прецизионных драгоценных камней.
Но применение квантовой вычислительной техники все еще находится на ранней стадии, потребуется еще десятилетие или больше до какого-либо массового распространения.
Вероятно, сначала необходимо обеспечить серийный выпуск специально разработанных алмазов с магнитными свойствами. Исследователи из Мельбурнского университета, например, работают над повышением точности МРТ-сканирования с помощью NV-алмазов. В других проектах изучается использование квантовых алмазов для средств связи, основанных на магнитах, в тех местах, куда трудно проникнуть радиосигналам.
Но скорее всего может стать возможной навигация на основе алмазов. Ди Марио, который занимается разработкой квантового магнетометра в течение 5 лет, говорит, что он может быть готов для массового производства и использования через три года (хотя он добавляет, что все еще нет решения нескольких трудных технических проблем, в основном связанных с калибровкой).
Первые виды применения могут, вероятно, быть для военных целей, – одной из проблем, над которой работает Ди Марио, - как отфильтровывать магнитное поле, создаваемое всеми металлическими объектами, находящимися на авианосце или броненосце. Но также существует интерес со стороны нефтегазовой отрасли, которая видит потенциал для использования этой технологии для подводной геологоразведки.
«Объемная магнитометрия может представлять большой промышленный интерес, и за пять лет изменить поступления компании Element Six», - говорит Беннетт. Element Six, базирующаяся в Харуэлле в графстве Оксфордшир, является компанией, оцениваемой в $500 млн, но бόльшая часть поступлений приходит от изготовления алмазов для технических целей, в основном для сверления и шлифования. Квантовые алмазы являются областью, в которой они работают с 2017 года.
Element Six надеется стать одним из крупнейших поставщиков для индустрии высоких технологий, если сектор все-таки начнет переходить от кремниевых компьютеров к основанным на алмазах квантовым компьютерам и другим приборам. Она открывает производства в Санта-Кларе и Портленде, штат Орегон, в рамках своей стратегии, чтобы быть ближе к таким покупателям.
Одним из оставшихся вызовов, стоящих перед квантовыми алмазами, является освоение их промышленного производства. Беннетт говорит, что Element Six может с высокой точностью производить алмазы согласно требованиям заказчика и выдавать их в количестве нескольких тысяч в неделю. Но все еще трудно обеспечить быстрый контроль качества в промышленном масштабе – проверку, чтобы каждый драгоценный камень обладал свойствами, которые он должен иметь.
