Cảm biến lượng tử vượt qua thử nghiệm định vị quân sự không phụ thuộc tín hiệu vệ tinh GPS

Công nghệ cảm biến lượng tử vừa đạt được bước tiến quan trọng trong lĩnh vực quân sự khi ba tổ chức độc lập thử nghiệm thành công các phương án dẫn đường không cần tới tín hiệu vệ tinh. Thành quả này mở ra giải pháp kỹ thuật có khả năng thay thế hệ thống định vị toàn cầu (GPS) trong bối cảnh các mối đe dọa từ tác chiến điện tử và giả mạo tín hiệu ngày càng gia tăng trên toàn thế giới.

Ba thử nghiệm thực địa trên các hệ thống quân sự

Đơn vị Đổi mới quốc phòng (DIU) trực thuộc Lầu Năm Góc đã hoàn thành đợt bay thử nghiệm chương trình định vị từ tính MagNav trên máy bay Embraer 170. Hành trình bay thử nghiệm kéo dài qua Thái Bình Dương, xuất phát từ khu vực Puget Sound (bang Seattle) đến miền nam Alaska và quay trở lại. Sau 4 giờ 23 phút hoạt động liên tục trong môi trường không có sự hỗ trợ của vệ tinh, hệ thống MagNav đã giúp cải thiện độ chính xác vị trí tới 89% so với phương pháp dẫn đường dự phòng truyền thống.

Tại khu vực biển San Hô, công ty điện toán lượng tử Q-CTRL (Úc) cũng tiến hành thử nghiệm thực địa thiết bị đo trọng trường lượng tử. Dữ liệu ghi nhận cho thấy thiết bị này duy trì sai số vị trí chỉ ở mức 1 hải lí trong suốt quá trình thử nghiệm, đạt hiệu suất vượt trội gấp hơn 10 lần so với các hệ thống dẫn đường quán tính dự phòng thông thường. Kết quả này chứng minh tính khả thi của việc sử dụng công cụ lượng tử trong hoạt động phòng thủ chủ động mà không cần dựa vào liên kết dữ liệu ngoài.

Thiết bị định vị trọng trường của Q-CTRL duy trì sai số vị trí chỉ 1 hải lí suốt quá trình thử nghiệm. Ảnh: EDR Magazine

Ở khía cạnh điều khiển cảm biến, Tập đoàn quốc phòng Saab phối hợp cùng hãng Aquark Technologies và hải quân Anh thử nghiệm thành công khả năng định thời radar độc lập hoàn toàn với dữ liệu vệ tinh. Hệ thống gồm nhiều radar Giraffe 1X bố trí tại các vị trí phân tán vẫn duy trì được một bức tranh không phận đồng nhất nhờ các nguồn định thời lượng tử riêng biệt. Khi kĩ sư chủ động kích hoạt lỗi mô phỏng điều kiện gây nhiễu, mạng lưới radar đã nhanh chóng khôi phục khả năng đồng bộ hóa.

Lỗ hổng tín hiệu GPS trước tác chiến điện tử

Các cuộc thử nghiệm trên diễn ra trong thời điểm nguy cơ gián đoạn GPS gia tăng trên quy mô toàn cầu. Trong quý 1/2026, thế giới đã ghi nhận khoảng 978.000 vụ gây nhiễu, tập trung chủ yếu ở Trung Đông. Phương thức can thiệp phổ biến là phát công suất lớn đè lên băng tần L1 (1575,42 MHz) khiến thiết bị thu bị quá tải, hoặc phát tín hiệu giả mạo (spoofing) làm sai lệch tính toán vị trí và thời gian.

Ngoài tác động nhân tạo, hiện tượng bão Mặt trời làm biến động tầng điện li cũng có thể làm gián đoạn hoặc mất kết nối vệ tinh. Bên cạnh đó, sóng GPS còn dễ bị phản xạ bởi các công trình cao tầng hoặc địa hình đồi núi, dẫn đến sai lệch thời gian truyền dẫn.

GPS không còn an toàn nữa. Ảnh: Piro

Hậu quả từ việc can thiệp GPS đã ảnh hưởng trực tiếp đến an ninh hàng không và hàng hải:

Tháng 5/2026, chuyên cơ chở Bộ trưởng Quốc phòng Anh John Healey từ Estonia về nước bị gây nhiễu GPS toàn bộ chuyến bay, làm tê liệt bảng điều khiển buồng lái.
Năm 2025, chuyên cơ chở Chủ tịch Ủy ban châu Âu Ursula von der Leyen gặp sự cố mất tín hiệu định vị khi hạ cánh tại Bulgaria.
Báo cáo từ Hiệp hội Vận tải hàng không quốc tế (IATA) cho biết các sự cố nhiễu GPS trong năm 2025 tăng 193% so với năm 2023, ảnh hưởng từ 700 đến 1.350 chuyến bay dân dụng mỗi ngày.
Đầu năm 2026, nhiễu sóng diện rộng tại Vùng Vịnh và Eo biển Hormuz khiến hơn 1.000 tàu biển hiển thị sai lệch vị trí vào sâu trong đất liền Iran chỉ trong 24 giờ.
Sự cố gián đoạn tín hiệu suốt 6 giờ tại Nam Kinh (Trung Quốc) từng làm tê liệt các dịch vụ gọi xe, giao hàng và thiết bị bay không người lái nội đô.

Nguyên lý hoạt động và rào cản kỹ thuật của cảm biến lượng tử

Hệ thống định vị lượng tử hoạt động dựa trên nguyên lý đo lường chính xác dị thường trọng lực cục bộ của Trái Đất. Do sự phân bố vật chất ngầm không đồng nhất giữa quặng kim loại, nứt gãy địa chất và mảng kiến tạo, lực hấp dẫn tại mỗi tọa độ đều có biến thiên rất nhỏ, tạo nên một giá trị nhận diện duy nhất tương tự dấu vân tay địa hình.

Bằng việc ứng dụng giao thoa kế nguyên tử siêu lạnh, cảm biến lượng tử có thể đo gia tốc trọng trường ở độ chính xác phần tỉ, sau đó đối chiếu liên tục với bản đồ mật độ trọng lực nạp sẵn để xác định tọa độ. Do chỉ tiếp nhận trường trọng lực tự nhiên, công nghệ này hoàn toàn miễn nhiễm trước sóng gây nhiễu và không phát xạ tín hiệu vô tuyến.

Khác biệt lớn so với hệ thống định vị quán tính (INS) thông thường dùng con quay cơ học vốn tích tụ sai số theo thời gian, định vị lượng tử lấy Trái Đất làm điểm tham chiếu cố định nên không bị trôi dạt sai số. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất hiện nay là việc phân tách lực hấp dẫn thực tế khỏi gia tốc chuyển động cơ học do phương tiện rung lắc hoặc chuyển hướng. Các nhà nghiên cứu đang giải quyết vấn đề này bằng cách tích hợp cảm biến lượng tử với gia tốc kế độ nhạy cao và ứng dụng trí tuệ nhân tạo để lọc nhiễu môi trường.