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- 量子傳感器突破引力測(cè)量極限，助力地下資源勘探
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2025/8/7
英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院量子測(cè)量實(shí)驗(yàn)室與德國(guó)馬普學(xué)會(huì)量子光學(xué)研究所的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表的研究成果顯示，其研發(fā)的量子重力傳感器已實(shí)現(xiàn) 0.1 納伽（10⁻¹³ 米 / 秒 ²）的測(cè)量精度，成功在蘇格蘭阿伯丁油田試驗(yàn)中識(shí)別出 1000 米地下直徑僅 5 米的油氣藏構(gòu)造，標(biāo)志著量子傳感技術(shù)正式進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。
傳統(tǒng)重力測(cè)量依賴機(jī)械擺式傳感器，受地面振動(dòng)、溫度變化等環(huán)境干擾，精度極限為 1 微伽（10⁻⁸米 / 秒 ²），難以識(shí)別小型或深埋的地下結(jié)構(gòu)。而這款量子傳感器通過激光冷卻技術(shù)將銣 - 87 原子團(tuán)冷卻至 100 納開（接近絕對(duì)零度），利用原子干涉儀測(cè)量重力場(chǎng)變化 —— 當(dāng)兩束相干原子波在重力場(chǎng)中傳播后產(chǎn)生干涉條紋，其偏移量與重力加速度直接相關(guān)。
“我們通過三對(duì)反向傳播的激光束構(gòu)建原子干涉儀，將測(cè)量時(shí)間從傳統(tǒng)設(shè)備的 10 秒縮短至 0.5 秒，同時(shí)采用主動(dòng)隔振系統(tǒng)抵消 99.9% 的地面振動(dòng)干擾�！� 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人馬庫(kù)斯・賴希博士用形象的比喻解釋技術(shù)突破，“這相當(dāng)于在倫敦的實(shí)驗(yàn)室里，能精確檢測(cè)到紐約中央公園一只蜜蜂飛過產(chǎn)生的引力擾動(dòng)。”
在北海油田的實(shí)際應(yīng)用中，該傳感器展現(xiàn)出顯著的商業(yè)價(jià)值。英國(guó)石油公司（BP）的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，采用該技術(shù)后，鉆井目標(biāo)命中率從 62% 提升至 89%，單口探井的平均成本從 1200 萬美元降至 900 萬美元，同時(shí)將勘探周期縮短 40%。BP 已與研發(fā)團(tuán)隊(duì)簽訂 5 年獨(dú)家合作協(xié)議，計(jì)劃 2026 年將其部署于北海、墨西哥灣等 12 個(gè)重點(diǎn)油氣田。
除資源勘探外，該技術(shù)正在拓展至多個(gè)領(lǐng)域：在地下水監(jiān)測(cè)中，已成功繪制出丹麥奧胡斯市地下 200 米的淡水含水層分布，為應(yīng)對(duì)干旱提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)；在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面，意大利維蘇威火山監(jiān)測(cè)站的測(cè)試表明，其可提前 3 個(gè)月檢測(cè)到火山巖漿運(yùn)移引發(fā)的微小重力變化。歐盟 “量子旗艦計(jì)劃” 已將該技術(shù)列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，預(yù)計(jì) 2030 年將形成 15 億歐元的市場(chǎng)規(guī)模。
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