科学家发布首台实验室条件外的量子重力梯度仪

科学家们利用量子技术找到了隐藏在地下的物体--这是一个期待已久的里程碑，对工业、人类知识和国家安全有着深远的影响。英国国家量子技术中心的伯明翰大学研究人员在《自然》杂志上报告了他们的成就。这是世界上第一个在实验室条件之外的量子重力梯度仪。

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量子重力梯度仪是根据国防部的合同，在英国研究院资助的“Gravity Pioneer”项目中开发的，它被用来在真实世界的条件下找到埋在地表下一米的户外隧道。它赢得了一场将该技术带到室外的国际竞赛。

该传感器的工作原理是利用量子物理学原理检测微重力的变化，该原理是基于在亚分子水平上操纵自然。

这一成功开辟了一条商业之路，大大改善了对地面以下存在物的测绘。

这将意味着：

减少建筑、铁路和公路项目的成本和延误。

改进对自然现象的预测，如火山喷发。

发现隐藏的自然资源和建筑结构。

在不破坏挖掘的情况下了解考古学之谜。

伯明翰大学冷原子物理学系主任、英国量子技术中心传感器和计时的首席研究员Kai Bongs教授说：“这是传感领域的一个‘爱迪生时刻’，将改变社会、人类的理解和经济。”

“有了这一突破，我们就有可能在探索、建设和维修时结束对不良记录和运气的依赖。此外，目前看不见的地下地图现在更近了一大步，结束了我们对南极洲的了解多于我们街道下几英尺的情况。”

目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，它限制了所有用于勘测的重力传感器的测量时间。如果这些限制能够得到解决，调查可以变得更快、更全面、更低成本。

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伯明翰原子干涉测量学负责人、该研究的主要作者Michael Holynski博士和他在伯明翰的团队开发的传感器是一个重力梯度仪。他们的系统克服了振动和其他各种环境挑战，以便在该领域成功应用量子技术。与工程学院Nicole Metje教授领导的土木工程师合作实现的成功探测，是一个长期开发项目的高潮，该项目从一开始就与终端用户紧密联系。

研究人员表示，这一突破将使未来的重力测量更便宜、更可靠，并以10倍的速度交付，将测量所需的时间从一个月减少到数天。它有可能为重力测量开辟一系列新的应用，为了解地下提供一个新的视角。

RSK的地球科学和工程主任George Tuckwell教授说：“探测地面状况，如矿井、隧道和不稳定的地面，是我们设计、建造和维护住房、工业和基础设施的基本能力。这项新技术所代表的改进能力可以改变我们绘制地面地图和交付这些项目的方式。”

量子传感联合项目技术主管、Dstl高级首席科学家Gareth Brown博士说：“对于国防和安全来说，对微重力变化的精确和快速测量，为探测原本无法探测到的东西和在具有挑战性的环境中更安全地航行提供了新的机会。随着重力感应技术的成熟，水下导航和揭示地下的应用将成为可能。”

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