量子技術直接定位地下物體 傳感探測領域的里程碑

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【加拿大都市網】使用量子技術定位埋藏在地下的物體——這是傳感探測領域裏的里程碑成就,對工業、人類和國家安全具有深遠的影響。

來自英國國家量子技術中心傳感器和計時領域的研究人員《自然》雜誌上報告了他們所取得的成就。它是世界上第一個可應用於實驗室條件之外的量子重力梯度儀。

在實測中,量子重力梯度儀找到了地表1米多深處的廢棄隧道。該傳感器藉助量子原理檢測微重力的變化,需要在亞分子水平上進行操作。

這一成功開闢了一條商業道路,可以顯著提升地下的勘測技術。

這將意味着:

  • 降低建設、鐵路和公路項目的成本和延誤。
  • 改進了對火山爆發等自然現象的預測。
  • 發現隱藏的自然資源和建築結構。
  • 在不破壞挖掘的情況下了解考古探幽。

伯明翰大學冷原子物理系主任、英國量子技術中心傳感器和計時首席研究員凱邦斯教授說:「這是傳感領域的『愛迪生時刻』,它將改變社會、人類理解和經濟。有了這一突破,我們在探索、建造和修復時可以不再依賴糟糕的人工記錄和運氣。此外,距離繪製目前還不可見的地下地圖,更近了一步。人類之前對腳下數米深處的了解,還不及對以千公里計量距離的南極洲了解的多。」

以前實驗室使用的重力傳感器受到一系列環境因素的限制。一個特別的挑戰是外界振動感染,它限制了測量時間。如果可以解決這些限制,就可以變得更快、更全面、成本更低。

新傳感器由伯明翰原子干涉測量學負責人、該研究的主要作者邁克爾·霍林斯基博士及其在伯明翰的團隊開發,是一種重力梯度儀。他們的系統克服了振動和其他各種環境挑戰,成功將量子技術應用其上。

這一突破將使未來的測量更便宜、更可靠,交付速度提高10倍,將測量所需的時間從一個月縮短到幾天。它有可能為重力測量開闢一系列新應用,為地下世界提供新的鏡頭。

RSK 地球科學與工程部主任喬治·圖克維爾教授說:「檢測礦山作業、隧道和不穩定地面等地麵條件對於我們設計、建造和維護住房、工業和基礎設施的能力至關重要。新技術代表可以改變我們繪製地圖和交付這些項目的方式。」

這一突破是伯明翰大學、環境、工程和可持續性解決方案提供商 RSK、Dstl(國防科學和技術實驗室,隸屬於英國國防部)和技術公司之間合作的成果。

(煎蛋,圖片來源:pixabay,僅作說明使用)

(https://phys.org/news/2022-02-sensor-breakthrough-paves-groundbreaking-world.html; https://www.nature.com/articles/s41586-021-04315-3)

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