英國伯明翰大學(xué)研究人員23日在《自然》雜志上發(fā)表研究稱,，世界上第一臺非實(shí)驗(yàn)室條件下的量子重力梯度儀問世,。這種利用量子技術(shù)的傳感器可找到隱藏在地下的物體，這是科學(xué)家們期待已久的里程碑,，其對學(xué)界,、業(yè)界和國家安全等將具有深遠(yuǎn)的影響,。

量子重力梯度儀的工作原理是利用量子物理原理探測微重力的變化,，測量當(dāng)原子云落下時引力場拉力的細(xì)微變化。物體越大,，其密度與周圍環(huán)境的差異越大,，可測量的拉力差異就越大。但振動,、儀器傾斜以及磁場和熱場的干擾,，使得量子理論轉(zhuǎn)化為商業(yè)現(xiàn)實(shí)具有挑戰(zhàn)性。伯明翰量子傳感器的突破性成功開啟了一條商業(yè)之路,，是第一個迎接這些現(xiàn)實(shí)世界挑戰(zhàn)并進(jìn)行高空間分辨率調(diào)查的項目,。消除由于振動引起的噪聲將“解鎖”高空間分辨率的重力映射，大大改進(jìn)地質(zhì)地形圖的繪制,。

研究人員表示,，這是傳感領(lǐng)域的“覺醒時刻”，這一傳感器可能有多種用途,。城市工程師可利用它檢測一些特殊用地的近地表（地下10米）特征,，這些特征可能會影響新的建筑，因此可利用其降低鐵路和公路項目的成本和延誤,；考古學(xué)家或可用于測繪墓穴和隱藏在地下的結(jié)構(gòu),，在不破壞性挖掘的情況下了解考古奧秘；它還可用于測量地質(zhì)特征,，例如含水層或土壤密度,，以確定含水量或發(fā)現(xiàn)隱藏的自然資源；還可改進(jìn)對火山噴發(fā)等自然現(xiàn)象的預(yù)測,。

此前的重力傳感器受到一系列環(huán)境因素的限制,。一個特別的挑戰(zhàn)是振動，這限制了用于測量應(yīng)用的所有重力傳感器的測量時間,。如果能夠解決這些限制,，調(diào)查就可以變得更快、更全面,、成本更低,。

新開發(fā)的量子重力梯度儀克服了振動和其他各種環(huán)境挑戰(zhàn)。這一突破將使未來的重力測量更便宜,、更可靠,，交付速度快10倍，探測所需的時間將從一個月減少到幾天,。它有可能為重力測量開辟一系列新的應(yīng)用領(lǐng)域,，為進(jìn)入地下提供一個新的視角。此外,，準(zhǔn)確和快速地測量微重力的進(jìn)步為促進(jìn)國防和國家安全打開新機(jī)遇,，未來我們可以探測到原本無法探測到的東西,，并在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中更安全地航行。隨著重力傳感技術(shù)的成熟,，水下導(dǎo)航和揭示地下條件的應(yīng)用將成為可能,。