量子传感器打开“进入地下的新窗口”

    “我们知道，这是非常特别的东西。”英国伯明翰大学基础设施监测教授妮科尔·米特耶感叹，“这是物理学和工程学的共同努力，我们一同取得了成功。”

    2月下旬，伯明翰大学的研究人员与他们的工业合作伙伴一道，展示了一项最新研究成果——重力传感器。这种类型的传感器被称为“量子重力梯度仪”。北美青年文化平台VICE详细地介绍了这种仪器的原理——原子干涉测量法。

    重力传感器十分敏锐，风声、走路声、建筑施工的声音都会干扰传感器观察隐藏空间的重力信号，研究人员需要耗费很多时间和精力，才能从噪声中提取出正确的信号。而这种新型梯度仪能通过测量原子轨迹之间的差异，揭示它们下方质量引力场的微小变化。研究人员通过记录和比较不同的引力信号，将引力数据从振动反馈中分离出来，同时保留了重力信号，这样就能更快地测量和观察地下的事物。它克服了地震和激光噪声、热能和磁场变化及仪器倾斜等因素的影响，利用控制原子和重力的物理原理探测地下结构，帮助人类“打开进入地下的新窗口”。

    伯明翰团队的这一巨大技术突破，使设备具有足够的灵活性和有效性，可以跳出实验室环境，应用在各种道路和施工现场，揭示城市地下区域的轮廓和性质。

    “有了这项突破，我们有可能在进行一些探索、建造和修复项目的过程中，结束对不精确的历史记录和运气的依赖。”伯明翰大学英国量子技术传感器和计时中心首席研究员凯·邦斯教授对VICE说，“现在，一份以前看不见的地下地图离我们更近了。”

    这一突破为提高传感器的技术水平开辟了道路，使它能在考古学、导航、城市规划和灾难应对等领域获得更广泛的应用。未来，这些传感器可以窥见埋藏在地下深处的古代遗址，通过探测地下水水位预测洪水，在地质被基础设施破坏前探测地陷情况，用于土壤研究。

    英国《金融时报》指出，英国国防部参与了该项目。英国国防部国防科学技术实验室的量子研究员加雷斯·布朗指出，随着技术的成熟，量子传感器可以用于水下导航和揭示地底特征。在他看来，“准确把握微重力变化和快速测量开辟了新的机会，可以监测原本无法监测的东西，并在具有挑战性的环境中更安全地导航。”

    关于量子传感器的研究还在继续。“我们已经在学术环境中尽可能地使用它，现在它必须转移到工业领域。”邦斯教授说，他和同事们专注于使梯度仪更便携。现在的它约有一台洗衣机大小，该团队的目标是开发出背包甚至饮料罐大小的仪器，使它们更小、更灵活、更灵敏、更实用。

    见习编辑：袁野

综合编译 赵婷婷