实地测试概念图

对该量子重力梯度仪进行进一步的科学改进，包括使用大动量分光镜，有可能使仪器的灵敏度进一步提高10-100倍，从而能够更快地绘制或检测更小和更深的特征。预计在未来5-10年内，这种性能将在未来商用的量子重力梯度仪中实现。

广阔的未来应用

伯明翰大学的量子重力梯度仪是全球第一个能够满足现实场景挑战、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效率。

此突破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。

这一突破将使未来的各种地下和水下测量更便宜、更可靠，结果产出速度快10倍，测量时间将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领域，为地下空间开发提供一个新的视角。

街区实地测试照片

这一发现本身就不是单纯的学术研究进展，出发点就寄托在现实应用上。

这项突破是由伯明翰大学、RSK（环境、工程和可持续性解决方案提供商）、Dstl（国防科学和技术实验室，隶属于英国国防部）和Teledyne e2v的多方合作取得的。该项目作为「英国国家量子技术计划」的一部分，是由「英国研究与创新基金会」（UKRI）资助，并根据国防部的合同进行的。

英国伯明翰大学冷原子物理学主任、英国量子技术传感器与计时中心首席研究员Kai Bongs教授称：「这是传感领域的‘爱迪生时刻’，将改变社会、人类知识和经济。」

「有了这项突破，人类就可以在探索、建造和修复建筑和基础设施时不再依靠糟糕的记录和运气。此外学界离目前还不可得的全域地下地图测绘更近了一步，这将有效结束人类对脚下几米深处的情况比对南极洲了解得还少的局面。」

能够应用此仪器的地下各层深度示意图

城市工程师可利用量子重力梯度仪检测一些特殊用地的近地表（地下10米）特征，这些特征可能会影响新的建筑，因此可利用其降低铁路和公路项目的成本和延误；

考古学家或可将量子重力梯度仪用于测绘墓穴和隐藏在地下的结构，在不进行破坏性掘地三尺的前提下了解地下遗址的状况；

量子重力梯度仪还可用于测量地质特征，例如含水层或土壤密度，以确定地域含水量或发现隐藏的矿藏资源；

量子重力梯度仪还能改进对火山喷发等自然现象的预测。

街区实地测试照片

RSK地球科学与工程部主任George Tuckwell教授表示：「检测矿山巷道、隧道和不稳定地面等地表条件对设计、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，可以改变我们绘制测绘全域地物图、完成建筑项目的方式。」

量子传感联合项目技术主管、「英国国防科学和技术实验室」（Dstl）高级首席科学家Gareth Brown博士说：「对于实地应用而言，精确、快速的测量微重力的变化为检测原本无法检测到的物体、在充满挑战的环境中更安全的导航提供了新的机会。随着重力传感技术的成熟，水下导航和揭示地下情况的应用将成为可能。」

伯明翰大学研究团队称，在仪器做到更小、更灵活和更灵敏，就会马上投放市场。

尽管伯明翰大学研究人员已经与合作伙伴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出售这项研究。

参考资料：

https://spectrum.ieee.org/quantum-sensors-gravity-birmingham
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04315-3
https://phys.org/news/2022-02-sensor-breakthrough-paves-groundbreaking-world.html