Quantennavigation: Die Zukunft der Positionsbestimmung
Die Abhängigkeit von globalen Navigationssatellitensystemen stellt ein wachsendes Sicherheitsrisiko dar, da Signale durch Störungen oder Manipulationen leicht beeinträchtigt werden können. Quantentechnologien bieten hier einen vielversprechenden Ausweg. Durch die Nutzung physikalischer Umgebungsmerkmale oder hochpräziser Trägheitsmessungen ermöglichen sie eine Navigation, die ohne externe Signale auskommt. Zwei aktuelle Entwicklungen markieren dabei einen technologischen Wendepunkt für die Widerstandsfähigkeit unbemannter Systeme.
Die Welt als präziser Bezugspunkt
Beim Quanten-Map-Matching fungieren natürliche Schwankungen der Schwerkraft oder des Magnetfeldes als physikalischer Fingerabdruck eines Standorts. Quantensensoren wie Gravimeter und Magnetometer erfassen diese minimalen Variationen und gleichen sie mit gespeicherten Karten ab, um die exakte Position zu bestimmen. Ein entscheidender Vorteil dieser Technologie ist die geringe Drift der Sensoren, die eine dauerhafte Genauigkeit gewährleistet.
Dass dieses Verfahren praxistauglich ist, demonstrierte QinetiQ gemeinsam mit Partnern wie dem Imperial College London und Transport for London. In der Londoner U-Bahn wurde der Einsatz von Quantenmagnetometern erfolgreich erprobt, um die Position von Zügen in einer Umgebung ohne Satellitenempfang präzise zu verfolgen. Diese Technologie bietet eine robuste Ausweichlösung für Szenarien, in denen GNSS-Signale blockiert oder unzuverlässig sind.
Präzision ohne Drift
Herkömmliche Trägheitsnavigationssysteme leiden unter dem Problem der Drift: Kleine Messfehler summieren sich über die Zeit, was bei längeren Einsätzen zu erheblichen Abweichungen führt. Quanten-Trägheitssensoren versprechen hier eine signifikante Verbesserung, da sie eine deutlich geringere Drift aufweisen. Dies ermöglicht eine präzise Positionsbestimmung über längere Zeiträume hinweg, ohne dass eine externe Korrektur erforderlich ist.
Die technologische Reife wurde bereits in der Luft erprobt. In Zusammenarbeit mit Infleqtion integrierte QinetiQ eine Quantenuhr sowie einen Quanten-Trägheitssensor in ein Testflugzeug. Der erfolgreiche Betrieb dieser Komponenten unterstreicht das Potenzial, Quantensysteme in umfassende Navigationsarchitekturen zu integrieren. Auch wenn die Technologie noch nicht für den breiten Alltagseinsatz bereit ist, stellt sie einen essenziellen Baustein für den Betrieb in komplexen oder umkämpften Umgebungen dar.
Unbemannte Systeme operieren häufig in signalarmen Umgebungen oder sind in sicherheitskritischen Szenarien dem Risiko von GNSS-Spoofing und Jamming ausgesetzt. Die Integration von Quantensensoren könnte die operative Autonomie von Drohnen massiv erhöhen und Einsätze ermöglichen, die bisher aufgrund mangelnder Navigationssicherheit als nicht durchführbar galten. Zudem eröffnet die Miniaturisierung dieser Sensoren neue Möglichkeiten für die nächste Generation von UAVs. Hersteller, die frühzeitig in die Integration von Quanten-Trägheitssystemen investieren, sichern sich einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil bei der Entwicklung von Systemen für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen. Die Technologie markiert damit den Übergang von einer rein signalbasierten hin zu einer physikalisch-autonomen Navigation.
Foto: KI-generiert
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