Brújulas cuánticas, escribe desde Buenos Aires Mariana Gonzalez

OPINIÓN

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Foto: NASA.GOV

*Escribe Mariana Gonzalez, especialista en Computación Científica, Fac. Ciencias Exactas UBA. MBA, ITBA.

Lectura: 5 minutos

El GPS, Sistema de Posicionamiento Global (por su sigla en inglés), es un sistema desarrollado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos y es propiedad de la Fuerza Espacial de los Estados Unidos que pone a disposición de los usuarios, ya sea civiles o militares, información sobre posicionamiento, navegación y cronometría sin importar las condiciones atmosféricas, si es de día o de noche, en cualquier lugar y a cualquier hora.

Según el sitio oficial gps.gov «El GPS es indispensable en todos los sistemas de transporte del mundo ya que sirve de apoyo a la navegación aérea, terrestre y marítima. Los servicios de emergencia y socorro en casos de desastre dependen del GPS para la localización y coordinación horaria de misiones para salvar vidas. Actividades cotidianas como operaciones bancarias, de telefonía móvil e incluso de las redes de distribución eléctrica, ganan en eficiencia gracias a de la exactitud cronométrica que proporciona el GPS. Agricultores, topógrafos, geólogos e innumerables usuarios trabajan de forma más eficiente, segura, económica y precisa gracias a las señales accesibles y gratuitas del GPS».

La información de la posición se logra recibiendo en cada dispositivo GPS, al menos cuatro señales de los 24 satélites que están en órbita terrestre a 20.000 km de altura. Estimando el tiempo que tarda en llegar cada señal se puede precisar la latitud, la longitud y la altimetría de ese dispositivo con una aproximación del orden de pocos metros.

La precisión depende, también, de los dispositivos y los softwares usados. Por ejemplo, Google ha logrado mejorarlo usando el mapeado 3D de edificios de Google Maps y mediciones de GPS, analizados a través de machine learning.

Pero, a pesar de que usamos la sigla GPS como genérico, no lo es. Ése es el sistema de Estados Unidos y que se usa mucho en los dispositivos y softwares desarrollados y comercializados por empresas de ese país.

El sistema Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya (GLONASS), es un sistema de posicionamiento geográfico creado por la Unión Soviética, actualmente es propiedad de la Federación Rusa. Son 31 satélites en órbita a unos 19.000 kilómetros de altura. Muchos fabricantes de teléfonos móviles lo utilizan solo o combinado con GPS.

El sistema Experimental de Navegación por Satélite BeiDou (osa mayor en chino) es el sistema creado por China, con un total de 30 satélites en órbita. También tiene una precisión del orden del metro aunque en zonas del Asia Pacífico, puede llegar a precisión de centímetro. Los fabricantes de móviles chinos lo utilizan.

La Unión Europea y la Agencia Espacial Europea (ESA) desarrollaron Galileo, es un sistema de alta precisión y la intención es no depender ni del GPS ni del GLONASS, inclusive con mejor precisión, casi cinco veces más. Comenzó su desarrollo hace más de diez años y hoy cuenta con 26 satélites en órbita y piensan lanzar cuatro más. No quieren estar dependiendo de sistemas desarrollados por las áreas militares de las grandes potencias. No está del todo estabilizado, por ejemplo, en 2019, estuvo caído más de 100 horas aunque el perjuicio fue poco por su escaso uso.

Sin embargo, todos estos sistemas dependientes de satélites, no logran darnos información en medios submarinos, subterráneos o espaciales, y, aún en edificios muy altos. Otra debilidad es que son fácilmente interferidos. Se está trabajando en varios proyectos para resolver estos temas y llegar a precisiones de milímetro. Estos sistemas son el Real-Time Kinematik (RTK) que combina información de los satélites con información de bases fijas y el Precise Point Positioning (PPP) que analiza y relaciona varias técnicas de refinamiento de posición. China ya construyó miles de estaciones bases en el país, para usar el sistema RTK.
Yuan Hong, investigador del Instituto de Investigación de Información Aeroespacial de la Academia China de Ciencias en Beijing, informó «Actualmente estamos desarrollando una tecnología denominada PPP-RTK para combinar sus puntos fuertes y, con suerte, la pondremos en práctica dentro de unos años».

Pero, el milímetro es el límite.

Y aquí aparece el posicionamiento cuántico, que utiliza las propiedades cuánticas de la materia que permiten localizarla sin necesidad de referencias externas. Los átomos, al enfriarse por encima del cero absoluto, alcanzan un estado cuántico especialmente sensible a las fuerzas externas que permite, si conocemos su posición inicial, medir sus cambios usando un rayo láser, calcular los movimientos que realizó y encontrar su ubicación en tiempo real. Se lo conoce como brújula cuántica o acelerómetro cuántico. Uno de estos sistemas, en fase de prueba, ya está funcionando en la Estación Espacial Internacional, desarrollado por ColdQuanta en Colorado (EE. UU.).

La precisión va a ser notablemente mejor y más fiable. Va a ser posible ubicar la posición de objetos bajo el agua y bajo la superficie y en el espacio. Su uso va a estar limitado por nuestra creatividad.

*Mariana Gonzalez
Computación Científica, Fac. Ciencias Exactas UBA
MBA ITBA
Empresaria en Argentina y Uruguay en empresas de tecnología.

Otro artículo escrito por Mariana Gonzalez: Ciencia y Arte, combinación posible

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