Nhật Bản muốn dùng cảm biến lượng tử trên drone tìm tàu ngầm

Nhật Bản muốn dùng cảm biến lượng tử trên drone tìm tàu ngầm. Ảnh: Getty.

Nhật Bản muốn đưa cảm biến lượng tử lên máy bay không người lái để tìm dấu hiệu của tàu ngầm dưới mặt biển. Thay vì dựa vào tiếng động, thiết bị sẽ đo những biến đổi rất nhỏ của từ trường, qua đó bổ sung một phương thức giám sát dưới nước.

Theo thông tin Nikkei được các hãng tin dẫn lại, Bộ Quốc phòng Nhật Bản đã đưa nghiên cứu cảm biến vào đề xuất ngân sách năm tài chính 2027 và đặt mục tiêu hoàn thành phát triển vào năm tài chính 2031. Tokyo dự kiến lắp thiết bị trên máy bay không người lái giá rẻ, hoạt động gần mặt biển. Đây là kế hoạch nghiên cứu, chưa phải thông báo về một hệ thống đã sẵn sàng làm nhiệm vụ. Nguồn tin về kế hoạch.

Cảm biến lượng tử tìm tàu ngầm bằng cách nào?

Cảm biến từ trường đo sự thay đổi của môi trường từ xung quanh thiết bị. Khi tìm tàu ngầm, hệ thống tìm kiếm những biến đổi có thể liên quan đến vật thể dưới nước, thay vì trực tiếp quan sát hình ảnh của phương tiện.

Một hướng phát triển công nghệ này sử dụng nguyên tử làm phần tử đo. Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ, gọi tắt là NIST, giải thích rằng cảm biến từ nguyên tử có thể dùng ánh sáng laser để chuẩn bị và đọc trạng thái của các nguyên tử. Từ trường làm thay đổi trạng thái đó, khiến tín hiệu ánh sáng đến bộ thu thay đổi. Thiết bị dựa vào tín hiệu này để đo từ trường rất yếu.

7 tàu ngầm nhanh nhất thế giới hiện nay

Nguyên lý trên giúp người đọc hình dung cách một loại cảm biến lượng tử hoạt động. Tuy nhiên, không thể lấy cấu hình hay thông số của thiết bị NIST để mô tả mẫu cảm biến Nhật Bản dự kiến phát triển. Các thông tin hiện có chưa đủ để xác định kiến trúc cảm biến cụ thể của chương trình Nhật Bản.

NIST cũng đã phát triển cảm biến nguyên tử thu nhỏ bằng kỹ thuật chế tạo vi điện tử. Cơ quan này cho biết công nghệ có thể phục vụ phát hiện bất thường từ trường, đo cộng hưởng từ và đo tín hiệu từ sinh học. Điều đó cho thấy cảm biến lượng tử có phạm vi ứng dụng rộng hơn lĩnh vực quốc phòng. Chương trình cảm biến nguyên tử thu nhỏ của NIST.

Với chương trình của Nhật Bản, câu hỏi cần trả lời là liệu thiết bị nhỏ gọn có thể tạo ra dữ liệu đủ tin cậy khi hoạt động trên máy bay không người lái ngoài biển hay không. Độ nhạy của cảm biến và hiệu quả phát hiện tàu ngầm là hai chỉ tiêu khác nhau, cần được đánh giá bằng thử nghiệm phù hợp.

Máy bay không người lái có thể hỗ trợ giám sát trên biển

Tokyo lựa chọn máy bay không người lái giá rẻ làm phương tiện mang cảm biến. Cách tiếp cận này đặt trọng tâm vào khả năng tổ chức giám sát bằng nhiều thiết bị nhỏ, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào phương tiện có người lái.

Nếu Nhật Bản kiểm chứng được hiệu quả cảm biến và kiểm soát được chi phí toàn hệ thống, máy bay không người lái có thể đảm nhiệm một phần công việc thu thập dữ liệu lặp lại trên biển. Lợi ích thực tế sẽ phụ thuộc cả vào thời gian bay, độ tin cậy của đường truyền và khả năng xử lý dữ liệu.

Dù vậy, giới hạn phát hiện vẫn là vấn đề cần theo dõi. Masashi Murano, chuyên gia quốc phòng tại Viện Hudson ở Washington, nhận định với South China Morning Post rằng cảm biến từ trường có phạm vi phát hiện hạn chế. Ông cho rằng công nghệ phù hợp hơn với những tuyến đường biển bị thu hẹp, nơi tàu ngầm phải đi qua, thay vì tìm kiếm trên diện tích đại dương rất lớn. Thông tin dẫn nhận định của chuyên gia.

Nhận định này đặt kế hoạch của Nhật Bản vào bối cảnh cụ thể: một cảm biến rất nhạy chưa đồng nghĩa với khả năng theo dõi mọi tàu ngầm ở mọi độ sâu. Khi đánh giá công nghệ, cần phân biệt việc ghi nhận một tín hiệu bất thường với việc xác định tín hiệu đó thuộc về tàu ngầm.

[Suy luận] Hệ thống giám sát cũng cần đối chiếu dữ liệu từ nhiều nguồn để giảm nguy cơ nhận dạng sai. Cảm biến từ trường vì thế có thể bổ sung thông tin cho các phương thức phát hiện khác, nhưng chưa có cơ sở để khẳng định thiết bị sẽ thay thế toàn bộ hệ thống hiện hữu.

Cạnh tranh công nghệ dưới mặt biển

Kế hoạch của Tokyo xuất hiện trong bối cảnh Trung Quốc cũng nghiên cứu cảm biến từ trường lượng tử trên máy bay không người lái. Theo các thông tin báo chí dẫn lại, giới nghiên cứu Trung Quốc đã báo cáo thử nghiệm một hệ thống tương tự trên biển trong năm 2025. Nguồn tin về hoạt động thử nghiệm.

Thông tin về thử nghiệm cần được đọc đúng phạm vi. Một cuộc thử nghiệm ngoài biển chưa chứng minh hệ thống có thể phát hiện ổn định tàu ngầm trong nhiều điều kiện hoạt động. Bài toán còn nằm ở khả năng phân biệt mục tiêu, duy trì chất lượng phép đo và đưa kết quả về nơi xử lý.

Với doanh nghiệp công nghệ, chương trình của Nhật Bản gợi ra nhu cầu kết hợp nhiều lĩnh vực: cảm biến, điện tử đo lường, thiết kế máy bay không người lái và phần mềm xử lý tín hiệu. Giá của phương tiện bay chỉ là một phần chi phí; giá trị sử dụng còn phụ thuộc chất lượng dữ liệu mà hệ thống tạo ra.

[Suy luận] Đối với Việt Nam, hướng nghiên cứu này có thể cung cấp một góc tham khảo cho phát triển cảm biến chính xác và thiết bị đo tự động. Tuy nhiên, thông tin hiện có chưa đủ để xác định chi phí áp dụng, lựa chọn cấu hình hay đánh giá mức độ phù hợp với một nhiệm vụ cụ thể trong nước.

Mốc năm tài chính 2031 thể hiện mục tiêu phát triển mà Nhật Bản đặt ra. Để đánh giá năng lực của chương trình, những dữ liệu cần theo dõi tiếp theo gồm kết quả thử nghiệm trên phương tiện bay, phạm vi phát hiện trong điều kiện xác định và tỷ lệ nhận dạng sai. Các thông số đó sẽ quyết định cảm biến lượng tử có thể đóng góp đến đâu cho hoạt động giám sát dưới mặt biển.