罗切斯特大学的研究人员正在开发光子芯片，这些芯片有望取代无人机中目前使用的陀螺仪，使它们能够在GPS信号受干扰或不可用的情况下飞行。利用一种被称为弱值放大的量子技术，科学家们的目标是在小型便携式光子芯片上提供与体积庞大的光学陀螺仪相同的灵敏度水平，从而潜在地改变无人机的导航方式。

研究资金与陀螺仪的挑战

杰米·卡德纳斯，光学学院的副教授，获得了一项为期至2026年的全新的国家科学基金会资助，用于开发芯片。卡德纳斯表示，目前最先进的无人机中使用的光纤陀螺仪包含数公里长的光纤卷轴，或者具有有限的动态范围。

“现在，陀螺仪的灵敏度和稳定性必须在其尺寸和重量之间进行根本性的权衡，”他说。“随着无人机、无人机和卫星变得越来越小且更加普及，对超紧凑型导航级陀螺仪的需求将变得至关重要。目前最先进的微型化陀螺仪虽然紧凑且坚固，但存在性能不足的问题，限制了它们在导航领域的使用。”

弱值放大与协作

根据Cardenas的说法，弱值放大在传统方法上具有优势，因为它能够提升干涉测量的信号，且不需要承担放大多种技术噪声的成本。然而，以往的弱值放大实验需要复杂的实验室装置来进行精确定位；Cardenas的目标是在一个小型光子芯片上实现弱值放大，并且该芯片拥有高品质因子的环形谐振器。

卡德纳斯在这个项目中的合作伙伴包括物理学家安德鲁·乔丹，他曾是罗切斯特大学的教师，现在在查普曼大学任职。卡德纳斯表示，他还将与该大学的大卫·T·科恩斯领导和多样性中心合作，通过研究经历拓宽罗切斯特市学区高中学生的参与范围，激发他们对STEM职业的渴望，尤其是那些少数群体。