Statt GPS: Londoner U-Bahn will auf Quantennavigation setzen
Monirail(öffnet im neuen Fenster) , eine Ausgründung der University of Birmingham, will mit einer Förderung durch die britische Regierung(öffnet im neuen Fenster) ein System zur Quantennavigation für die Züge der Londoner Untergrundbahn weiterentwickeln. Getestet wurde der Prototyp(öffnet im neuen Fenster) bereits, der in seiner aktuellen Form jedoch die Ausmaße eines großen Kühlschranks besitzt.
Das System soll eine exakte Standortbestimmung ermöglichen, wo die normale Satellitennavigation versagt. Das ist nicht nur unter der Erde, sondern etwa auch in Häuserschluchten der Fall. Dort helfen Beschleunigungssensoren, um die Zeit bis zum nächsten verlässlichen Satellitensignal zu überbrücken, die jedoch fehleranfällig arbeiten.
Atome benötigen keine Eichung
Anders als klassischen Beschleunigungssensoren kann Quantennavigation, die auch andernorts erforscht und bereits im Orbit getestet wird, über lange Zeit präzise Bewegungen verfolgen. Jede Bewegungsänderung lässt sich exakt erfassen und eine zusätzliche Korrektur ist nicht nötig.
Derzeit wird die Quantennavigation, die am Imperial College London(öffnet im neuen Fenster) gebaut wurde, in der Arktis getestet. Dort soll sich zeigen, dass kein Rückgriff auf Satellitennavigation notwendig ist.
Erhebliche Verkleinerung notwendig
Bekannt sein muss nur der aktuelle Standort. Anschließend kann durch Erfassung aller Beschleunigungen, die eine Änderung der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung anzeigen, der exakte Weg nachverfolgt werden.
Dafür wird eine Wolke aus Atomen mithilfe von Lasern nahe an den absoluten Nullpunkt heran abgekühlt. In diesem Zustand verhalten sich die Atome wie ein einziges System, dessen Bewegungen über ein optisches Gitter beobachtet werden.
Jede Verlagerung wird erfasst und gibt die jeweilige Beschleunigung an. Das funktioniert theoretisch zu jeder Zeit und überall, weil die Atomwolke stets gleich auf Bewegungsänderungen reagiert.
Um tatsächlich in allen Zügen der London Underground(öffnet im neuen Fenster) eingesetzt werden zu können, muss der komplexe Aufbau mit einer Vielzahl an Lasern erheblich verkleinert werden. Bis zur Quantennavigation in der U-Bahn und erst recht im Smartphone dürfte es noch etwas dauern.