世界首台量子重力仪“走出实验室”，将对学术界、产业界和国家安全产生深远影响

世界首台量子重力仪“走出实验室”，将对学术界、产业界和国家安全产生深远影响

伯明翰大学的研究人员23日在《自然》杂志上发表研究称，世界上首个非实验室条件下的量子重力梯度仪问世。这种使用量子技术的传感器可以发现隐藏在地下的物体，这是科学家们期待已久的里程碑，它将对学术界、工业界和国家安全产生深远的影响。

量子重力梯度仪的工作原理是利用量子物理原理探测微重力的变化，测量原子云下落时引力场张力的细微变化。物体越大，其密度与周围环境的差异越大，可测张力的差异也越大。然而，振动、仪器倾斜以及磁场和热场的干扰使得将量子理论转化为商业现实具有挑战性。伯明翰量子传感器的突破性成功开辟了一条商业化道路，它是第一个迎接这些现实挑战并进行高空间分辨率调查的项目。消除振动带来的噪声，将“解锁”高空间分辨率的重力图，大大提高地质地形图的绘制。

研究人员表示，这是传感领域的“觉醒时刻”，这种传感器可能有很多用途。城市工程师可以用它来检测一些特殊土地的近地表(地下10米)特征，这些特征可能会影响新的建筑物，因此可以用它来降低铁路和公路项目的成本和延误；考古学家也许可以绘制隐藏在地下的坟墓和结构，以了解考古之谜，而无需破坏性的挖掘；它还可以用于测量地质特征，如含水层或土壤密度，以确定水含量或发现隐藏的自然资源；它还可以提高对火山爆发等自然现象的预测。

以前的重力传感器受到一系列环境因素的限制。一个特别的挑战是振动，它限制了测量应用中使用的所有重力传感器的测量时间。如果能解决这些限制，调查就能变得更快、更全面、更便宜。

新开发的量子重力梯度仪克服了振动和其他环境挑战。这一突破将使未来的重力测量更加便宜和可靠，交付速度将快10倍，探测时间将从一个月减少到几天。有可能为重力测量开辟一系列新的应用领域，为深入地下提供新的视角。此外，准确和快速地测量微重力的进展为促进国防和国家安全开辟了新的机会。在未来，我们可以探测到以前无法探测到的东西，在充满挑战的环境中更加安全地航行。随着重力传感技术的成熟，水下导航和揭示地下情况的应用将成为可能。