世界首台量子重力仪走出实验室,为人类打开“地下世界地图”( 二 )


国防部也参与了这一研究 。“对于国防和安全来说 , 精确和快速的测量微重力变化 , 为探测其它(之前)无法探测到的物体 , 以及在挑战性的环境中更安全地导航 , 开辟了崭新的机会 。”英国国防科学与技术实验室(Dstl)高级首席科学家Gareth Brown说 , “随着重力传感技术的成熟 , 水下导航和地下探测的应用将成为可能 。”
可能受益于这项技术的领域将包括考古学、水文学和农业等 。该仪器可以发现古墓和水道 , 并指示农田土壤的状况 。
世界首台量子重力仪走出实验室,为人类打开“地下世界地图”
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量子重力仪发现的地下隧道 , 图片来自英国伯明翰大学
从“象牙塔”走向商业应用
该量子重力仪的工作原理是利用量子物理学原理 , 探测微重力的变化 。
重力仪使用一种叫做原子干涉术的量子技术 , 超冷的铷原子在重力的影响下下落 , 被激光束照亮 , 由此产生的干涉图样取决于它们下落的速度 , 并且非常精确地表明了当地重力场的强度和梯度 。
该仪器能够测量原子云掉落时引力场拉力的细微变化 。物体越大 , 物体与其周围环境的密度差越大 , 可测量的拉力差就越大 。
但原子干涉术 , 与所有量子技术一样 , 对环境干扰非常敏感 , 特别是振动 。而这些振动、仪器倾斜 , 以及磁场、热场的环境干扰 , 使量子理论转化到商业应用 , 面临着巨大的挑战 。
伯明翰大学研究团队最大的技术成就是使仪器具有足够的适应性 , 能够在道路或现场实际使用 , 而不仅仅是在实验室中 。伯明翰量子重力仪是第一个能够满足现实世界挑战 , 并执行高空间分辨率探测的仪器 , 极大改进了人类地质地形图的测绘工作 。
“在学术环境下 , 我们已经尽了最大努力 , 现在它必须向工业转化 。”Kai Bongs教授认为 , 仪器在投放市场之前 , 必须做得更小、更灵活和更灵敏 。
【世界首台量子重力仪走出实验室,为人类打开“地下世界地图”】他表示 , 尽管伯明翰大学研究人员已经与工业合作伙伴RSK和美国科技集团Teledyne在英国的子公司Teledyne e2v讨论了该仪器的商业化途径 , 但他们也考虑成立自己的初创公司来利用这项研究 。