科学探索|传感器技术的突破为绘制地下世界地图铺平道路传感器技术的突破为绘制地下

利用量子技术找到一个隐藏在地下的物体--这是一个期待已久的里程碑，对工业、人类知识和国家安全具有深远的影响。英国国家量子技术中心的伯明翰大学研究人员在《自然》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。
【科学探索|传感器技术的突破为绘制地下世界地图铺平道路】

文章图片

量子重力梯度仪是根据国防部的合同和英国研究院资助的重力先锋项目开发的，它被用来在现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，进而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，如火山爆发；
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的奥秘。
伯明翰大学冷原子物理学负责人、英国量子技术中心传感器和计时的主要调查员Kai Bongs教授表示：“这是传感领域的一个‘爱迪生时刻’，其将改变社会、人类理解和经济。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，这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。如果这些限制能得到解决，调查可以变得更快、更全面和更低的成本。
伯明翰原子干涉测量学负责人、该研究的论文主要作者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。
跟工程学院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，该项目从一开始就跟终端用户紧密联系。
这一突破将使未来的重力测量变得更便宜、更可靠、交付速度快10倍并将测量所需时间从一个月减少到几天。它有可能为重力测量开辟一系列新的应用并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教授说道：“探测地面状况如矿井、隧道和不稳定的地面对我们设计、建造和维护住房、工业和基础设施的能力至关重要。这项新技术所代表的改进能力可以改变我们绘制地面和交付这些项目的方式。”
这项突破是伯明翰大学、环境、工程和可持续发展解决方案供应商RSK、Dstl（英国国防部下属的国防科学与技术实验室）和技术公司Teledyne e2v之间的合作。