Bosch a creat senzorii cuantici mici şi eficienţi, pentru utilizare la scară largă, care pot revoluţiona precizia în aviaţie, transport terestru, medicină şi comunicaţii

Deşi compania germană Bosch trece în prezent prin dificultăţi legate de volumele de componente furnizate producătorilor auto, reduse în contextul schimbărilor aduse maşinilor electrice, cei de la Bosch au şi printre cele mai puternice echipe de ingineri din lume, iar din când în când aceştia creează inovaţii cu adevărat revoluţionare, care devin apoi implementate în cele mai diverse domenii, iar asta le asigură celor de la Bosch volume uriaşe de producţie pentru unele componente pe care nu le mai observă nimeni, sau pur şi simplu redevenţe pentru drepturi intelectuale asupra acestora. Ei bine, în contextul avionului ministrului britanic al apărării, aparatajul GPS al căruia a fost bruiat ieri şi acesta a zburat aproape în derivă jumătate de oră, piloţii fiind nevoiţi să caute soluţii de demult pentru orientare, Bosch a amintit că inginerii săi au creat senzorii cuantici mici şi eficienţi, care vor elimina total asemenea probleme şi vor revoluţiona la scară largă precizia în aviaţie, transport terestru, medicină, comunicaţii şi apărare.

Prima anunţare a acestei realizări de către Bosch a avut loc de fapt în octombrie 2023, dar a rămas aproape neobservată, pentru că nu neapărat exista şi un context care să facă mai uşoară înţelegerea acestei tehnologii sofisticate sau cel puţin aplicarea ei. Atunci Bosch a anunţat că inginerii său au reuşit să obţină aceşti senzori cuantici suficient de mici şi de eficienţi, încât să facă posibilă utilizarea lor la scară largă, iar imaginea de mai sus venea să arate scara lor, ei fiind atât de compacţi, încât pot fi încadraţi pe plăci cu circuite electronice obişnuite. Şi Bosch mai spunea că va testa cu mare confidenţialitate timp de 2 ani în diverse aplicări, cu câţiva parteneri selecţi, funcţionarea în diverse scenarii de viaţă reală a acestor senzori. Marea întrebare, însă, e prin ce sunt atât de revoluţionari ei?

Ei bine, senzorii cuantici măsoară schimbările la nivel de atomi şi câmp magnetic al pământului, iar cel mai simplu exemplu de funcţionare ar fi ceasurile atomice, care pot determina cel mai precis timp pe baza măsurării atomilor. Senzorii cuantici pot sesiza schimbările de mişcare ale atomilor, precum şi schimbările de câmp magnetici, iar întrucât cifrele absolute ale acestor schimbări sunt întotdeauna extrem de mici, şi precizia calculelor finale e deosebit de mare. Pe lângă asta, atomii pot fi imuni la schimbările impuse din exterior la care sunt susceptibil senzorii obişnuiţi de comunicare, cum ar bruiajul, iar asta face aceste măsurări de mare precizie practic imposibile de denaturat.

Aceeaşi tehnologie a senzorilor cuantici, combinată cu computere cuantice poate crea chei noi secrete în protocoale de comunicare, schimbându-le cu viteze enorme, între părţile ce fac schimb de pachete de date, echivalând viteza de procesare a computerelor cuantice. Cheile obişnuite de criptare erau foarte sigure într-o lume a calculatoarelor obişnuite, însă ecuaţia s-a schimbat atunci când au apărut calculatoarele cuantice, care au procesoare cu semiconductoare răcite aproape de temperatura numită în fizică zero absolut, adică aproape de -273 grade Celsius, când apare efectul de superconductivitate, conductorii trecând la o stare de zero rezistenţă. La zero rezistenţă puterea de procesare creşte excepţional de mult, iar asta înseamnă că, dacă anterior se considera că pentru a încerca trilioane de variante posibile de combinaţii pentru o cheie secretă în criptare, ar lua prea mult timp pentru a fi relevantă, odată cu computerele cuantice şi cu viteza excepţională de procesare acele trilioane de variante sunt încercate în doar o clipă şi canalul de comunicare este astfel decriptat de o parte terţă. Senzorii cuantici împreună cu un procesor cuantic, ar putea genera noi şi noi chei la fel de repede între dispozitive fizice de comunicare, şi astfel, indiferent cât de repede ar încerca să descifreze un computer cuantic cheia de acum o secundă, pentru o secundă cheia e alta, între timp a fiind transmisă şi încorporată celor două terminale, eventual cu verificări suplimentare a poziţiei lor GPS, pentru a adăuga straturi suplimentare de protecţie împotriva interceptării.

Foto: Dispozitiv cu senzor cuantic, creat şi studiat de universitatea MIT

Senzorii cuantici se bazează pe interferometria atomilor şi pe răcirea în interior a atomilor până o valoare apropiată de zero absolut. Acolo, dacă atomii primesc stimulare sub forma unor mici fascicule lumină, ei pot intra starea numită superpoziţie cuantică, atunci când un paradox al stării se produce, starea or fiind şi statică şi în mişcare în acelaşi timp. Şi fiecare din aceste stări reacţionează diferit la stimuli precum gravitaţia şi acceleraţia, iar combinaţia dintre acest două valori, contrapuse cu o bibliotecă de date presetate, dă un volum imens de date ce pot fi deduse, inclusiv coordonatele exacte ale unui senzor fără ca acesta să aibă nevoie de comunicare GPS cu sateliţii.

Acel senzor va şti punctul său exact pe planetă, cu o precizie la care sistemul sateliţi nici nu putea visa. Şi dacă oricine încearcă să bruieze semnalele GPS, n-are decât s-o facă, pentru că senzorii nu comunică deloc cu sateliţii şi nici măcar n-au nevoie de surse externe de date decât cele care depind doar de ei, cum ar fi viteza proprie sau măsurarea câmpului magnetic al pământului. Iar pe lângă asta, aceiaşi senzori folosesc şi principiul de navigaţie inerţială, pentru o dublă verificare. Asta înseamnă că având o poziţie iniţială, ei pot să-şi calculeze atât de bine variaţiile de mişcare real făcute în timp, încât pot tot prin calcule independente să deducă locul curent al aflării lor, pur simplu calculând când de repede şi cât timp s-au mişcat în diverse direcţii şi unde au ajuns în clipa prezentă.

În modul practic, asta ar însemna că un avion echipat cu asemenea senzor în avionica sa ar fi fost imun la orice bruiaje exterioare, dacă luăm cazul de ieri al ministrului britanic. La fel ar fi şi cu maşinile care avea sisteme de navigare cu asemenea senzori cuantici şi cu toată tehnologia de apărare. Şi adevărul e că Bosch nu a creat acum primul senzor cuantic din lume — cu această tehnologie se experimentează mai demult, iar în ultimii câţiva ani s-au făcut avansări mai importante. Compania britanico-americană BAE Systems, de exemplu, are multiple contracte cu DARPA a forţelor armate din SUA pentru a dezvolta antene cu senzori cuantici şi ei au reuşit să creeze senzori care pot printre întreaga gamă a comunicaţiilor radio fără nevoia unei antene fizice, evadând din limitările constructive ale antenelor, care au fost prezente timp de 100 ani. Doar că acolo vorbim încă de senzori dezvoltaţi exclusiv pentru apărare, care sunt mai mari şi consumă mai multă energie.

Foto: Ingineri BAE Systems, testând senzori cuantici

Şi aici e cheia, de fapt, că mai există deja şi alte companii care au anunţat senzori cuantici, dezvoltaţi sau deja gata de producţie, dar marea problemă era că aceştia consumă mai mult şi sunt prea mari ca să poată fi integraţi discret şi la scară largă. Bosch spune că a reuşit să o facă, iar asta e partea admirabilă şi anume asta extinde foarte mult aria de aplicare de la produse strict ştiinţifice sau de apărate, până la produse disponibile tot mai pe larg, unde ar trebui să se ajungă, eventual.

Foto: Un sezor cuantic mai mare, din cele dezvoltate de alte companii

Odată cu noul senzor de dimensiuni mici, Bosch şi-a detaliat şi viziunea, unde îl crede aplicabil în primul rând. Desigur, e vorba de aviaţie, după cum spuneam la început, dar şi orice alt tip de transport care foloseşte navigare — terestru, naval, etc. Comunicaţiile sunt un domeniu uriaş unde ar putea fi folosite, de la telefonie mobilă până la multe alte forme de comunicare, până la banalele staţi radio, care nu vor mai opera pe transmisii obişnuite, ci pe transmisii criptate dinamice. Apărarea e unul din cele mai cruciale domenii unde ar putea fi aplicate, dar aici Bosch ştie că există companii care sunt deja încadrate în programe mai avansate, pentru că acolo şi cerinţele faţă de mărimea dispozitivelor şi condiţiile lor de folosire sunt altele.

Iar încă un domeniu menţionat de Bosch e medicina, unde asemenea senzori cuantici ar putea fi implementaţi în diverse forme, chiar şi în interfeţe e comunicare a unor semiconductori cu creierul uman, după cum îşi doreşte Elon Musk. Şi, desigur, aceşti senzori ar putea avea o utilitate mare şi pe aparatele medicale care folosesc deja componente aduse la temperaturi de superconductivitate, precum rezonanţa magnetică şi altele similare. Deci domeniile de aplicare sunt enorme, practic tot ce conţine electronică, analiză de date şi poziţionare. Sigur, unele aplicări au loc doar în combinaţie cu procesoare cuantice, dar faptul că Bosch a reuşit deja să ajungă la senzori cuantici atât de mici şi e în plin proces de testare a lor, dă mari şanse pentru validarea finală a acestora şi expansiunea pe larg, pentru că tehnologia în sine e deja validată şi verificată şi era nevoie doar de încapsularea ei în forme minuscule. Singurul risc de limitare a răspândirii pe larg ar putea veni doar de la acelaşi context de securitate actual, or, saltul tehnologic e atât de mare şi de preţios aici, încât s-ar putea dori ca tehnologia să fie limitată deocamdată doar la apărare şi domenii sau utilizări strategice, evitându-se ca asemenea senzori cuantici să ajungă în fiecare maşină de spălat.