Q-CTRL долає GPS-відмову за допомогою квантового зондування, досягаючи квантової переваги

Компанія Q-CTRL оголосила про успішні польові випробування нового покоління навігаційних рішень з квантовими гарантіями, які підтвердили, що вони перевершують аналогічні традиційні альтернативи в складних умовах реального світу. Це перше досягнення комерційної квантової переваги для будь-якого з нещодавно запропонованих застосувань квантової технології, що закріплює роль Q-CTRL як панівного лідера у квантовому секторі.

Сьогодні майже вся навігація в транспортних засобах, від авіалайнерів до легкових автомобілів, спирається на GPS. Але на тлі міжнародних конфліктів відмова від GPS стає зброєю як традиційних воєн, так і нетрадиційних економічних диверсій; за оцінками, перебої в роботі системи коштують 1 млрд дол. на день, понад 1000 авіарейсів на день перериваються через перешкоди GPS, а впровадження автономних систем стає проблематичним через ненадійність GPS.

Тим часом наявні резервні системи GPS мають серйозні недоліки, які роблять нові рішення для навігації без GPS стратегічною технологією першорядної важливості.

Компанія Q-CTRL створила нове покоління навігаційних систем із квантовою гарантією - Ironstone Opal, що забезпечує позиціювання, подібне до GPS, є повністю пасивною та невиявлюваною, її неможливо заглушити або підмінити. Вона розв'язує найнагальніші проблеми навігації в оборонній і цивільній сферах, даючи змогу виконувати нові місії, оптимізувати транспортні операції та забезпечувати роботу автономних систем.

Заявлено, вперше у світі компанія Q-CTRL провела реальні наземні та повітряні випробування, які показали, що її навігаційне рішення з квантовими гарантіями забезпечує успішну навігацію без GPS, перевершуючи висококласну традиційну альтернативу GPS у 50 разів. Ці випробування забезпечують справжню комерційну і стратегічну квантову перевагу в навігації, що є важкодосяжною метою для всієї квантової індустрії.

Квантова система навігації Q-CTRL використовує квантові датчики для виявлення крихітних, інакше непомітних сигналів, що виникають у структурі Землі, які слугують магнітними «орієнтирами» для навігації - лише квантові датчики забезпечують чутливість та стабільність, необхідні для постійного «бачення» цих орієнтирів з автомобіля, що рухається.

«У деяких випробуваннях ми досягли точності, яку можна порівняти з точністю снайпера, що влучає в мішень з відстані в 1000 ярдів», - каже генеральний директор і засновник Q-CTRL Майкл Б'єркук (Michael J. Biercuk). «Але оскільки наша навігаційна система з квантовими гарантіями дає змогу транспортному засобу точно позиціювати себе незалежно від відстані, яку він проїхав, за аналогією з цим снайпер може влучити в те саме яблучко незалежно від того, наскільки далеко він віддалився від цілі».

«На відміну від квантової переваги [у квантових обчисленнях], ця технологія є справді інноваційною і відповідає висхідним потребам ринку в аерокосмічній, оборонній промисловості та автономних автомобілях», - сказав Жан-Франсуа Боб'є (Jean-Francois Bobier), партнер і віцепрезидент підрозділу Deep Tech у Boston Consulting Group. Він зазначив, що, за оцінками BCG, до 2030 року квантове зондування стане галуззю вартістю 3 млрд дол. і додав: «Q-CTRL прокладає шлях до розкриття цього потенціалу за допомогою доведеної квантової переваги».

Q-CTRL пропонує нове рішення зверху донизу, побудоване на концепції «програмно-зміцненого обладнання». Ця перевірена концепція використовує запатентоване програмне забезпечення квантового управління на основі AI для захисту чутливих квантових датчиків від перешкод, що зустрічаються в реальному світі, та дає змогу мініатюризувати системи шляхом заміни апаратного забезпечення на програмне, що дає змогу встановлювати їх практично на будь-які транспортні засоби.

Магнітометр Q-CTRL

«Ми в Q-CTRL дуже раді, що є світовим піонером у просуванні квантового зондування від досліджень до використання в польових умовах, першими забезпечуючи реальні можливості, про які раніше доводилося лише мріяти», - сказав Майкл Б'єркук. «Це наш перший великий реліз системи, і ми раді, що попереду на нас чекає ще багато нового, оскільки ми представляємо нові технології квантової навігації, призначені для інших комерційних і оборонних платформ».

Зазначається, квантова магнітна навігаційна система Q-CTRL досить мала, щоб поміститися на невеликих безпілотниках або автономних автомобілях, і досить потужна, щоб забезпечити навігацію в пасажирських авіалайнерах. Ніщо в галузі не наближається до поєднання продуктивності, скритності та SWaP (розмір, вага і потужність), що робить цю технологію воістину унікальною. Компанія працює з урядовими агентствами, включно з Міністерством оборони Австралії, Королівським військово-морським флотом Великої Британії та Міністерством оборони США, над створенням нових технологій квантового зондування для оборонних платформ. Крім того, Q-CTRL працює з Airbus над квантовими навігаційними рішеннями для комерційної авіації.

Нагадаємо, «квантова перевага» означає, коли квантове рішення перевершує свої класичні аналоги в реальних умовах під час вирішення комерційно значущого завдання. Це невловна віха в низці потенційних застосувань квантових технологій; перша квантова перевага датується реалізацією атомного годинника в 1955 році, але інших чітких демонстрацій не існує. Останнім часом квантова перевага стала предметом інтенсивних спекуляцій і конкуренції між технологічними компаніями, які претендують на першість у застосуванні квантових обчислень. Відсутність квантової переваги, яка піддається перевірці, у найвідоміших сучасних галузях досліджень - квантових обчисленнях, квантовому зондуванні та квантових комунікаціях - використовують як критику реальної комерційної значущості сектора.

Демонстрація Q-CTRL показує, що квантова навігація вже в найближчій перспективі забезпечує реальну комерційну перевагу, і переписує історію про те, коли поточні розробки в галузі квантових технологій можуть забезпечити актуальні та корисні рішення.

Навігаційне рішення Q-CTRL з квантовими гарантіями було засноване на магнітній навігації. У ньому використовувалися власні високостабільні магнітометри унікальної архітектури в поєднанні з фірмовим програмним забезпеченням для виявлення магнітного відбитка Землі - невеликих змін у магнітному полі Землі через зміну складу. Виміряну інформацію про локальне магнітне поле в транспортному засобі, що рухається, можна порівняти з відомою картою, узятою із загальнодоступної або комерційної бази даних, для оцінювання положення транспортного засобу щодо карти.

Для досягнення цих результатів потрібні були узгоджені зусилля, щоб забезпечити роботу рішень на основі квантових технологій у реальних умовах експлуатації. Сильні вібрації та електромагнітні перешкоди перешкоджали переходу більшості експериментальних квантових навігаційних рішень з лабораторних умов у реальний світ, але технологія Q-CTRL протидіє цьому.

Основним досягненням Q-CTRL стала розробка та інтеграція найкращого у світі (загальновідомого) програмного забезпечення для «магнітної денуації». Команда Q-CTRL об'єднала передові методи машинного навчання з досвідом у галузі фізики, щоб створити високоефективний і дієвий алгоритм для усунення перешкод. Порівняно з алгоритмом конкурента, що використовує відкриті дані магнітних польотів, програмне забезпечення Q-CTRL досягло в 3 рази кращого позиціювання при 15-кратній швидкості навчання на тих самих даних.

Що ще більш важливо, програмне забезпечення Q-CTRL змогло дізнатися всю необхідну інформацію про перешкоди «на льоту», тобто воно не потребувало попередньої підготовки, калібрування або спеціальних маневрів транспортного засобу, як це зазвичай потрібно в конкурентних підходах. Це серйозна експлуатаційна перевага для кінцевих користувачів, які не зобов'язані проводити багатогодинні спеціальні тренувальні тести перед використанням.

Команда Q-CTRL провела випробування як на наземних транспортних засобах, так і в польоті. В обох випадках вона домоглася квантової переваги, забезпечивши перевагу над альтернативою GPS стратегічного класу, відомою як інерціальна навігаційна система (INS) - золотий стандарт резервної системи GPS, яка працює на основі вимірювання руху транспортного засобу. У цих випробуваннях інформація про магнітні карти була взята із загальнодоступних баз даних, що не вимагало проведення спеціальних досліджень перед випробуваннями.

Під час льотних випробувань система Q-CTRL досягла 99,97% часу безвідмовної роботи й успішно функціонувала в широкому діапазоні умов експлуатації, температур, висот і маневрів. Команда домоглася максимально 50-кратного зниження похибки позиціювання під час польоту на відстань ~500 км порівняно з INS, водночас похибка позиціювання становила всього ~0,03% від загальної відстані, пройденої за допомогою зовнішніх квантових датчиків. У найкращих випробуваннях було досягнуто кінцевої невизначеності позиціювання ~0,01%; таким чином, продуктивність нового рішення MagNav перевершує загальнодоступні показники низки інших резервних систем GPS, включно з доплерівським радаром, доплерівським швидкісним лідаром та візуальною одометрією, без потреби випромінювати зовнішні сигнали, які видають ваше становище супротивникові (як у радарі) або піддаються погодним умовам у польоті.

Магнітна навігація в польоті була успішною під час використання різних конфігурацій датчиків і перевершила INS принаймні в 11 разів, коли вся система повного стека була розташована всередині літака, де магнітні перешкоди від авіоніки та іншого обладнання в десять разів більші, ніж у типових точках кріплення зовнішніх датчиків. Це свідчить про ефективність технології програмного захисту Q-CTRL.

Квантово-гарантована магнітна навігаційна система Q-CTRL також успішно забезпечила навігацію в наземному транспортному засобі з системою, закріпленою у вантажному відсіку фургона. Як і в льотних випробуваннях, положення визначалося за магнітною картою, отриманою із загальнодоступних баз даних. У цих випробуваннях технологія Q-CTRL перевершила INS більш ніж у 6 разів і являє собою першу в історії успішну демонстрацію магнітної навігації в наземному транспортному засобі.

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD