据英国《新科学家》杂志网站近日报道，法国科学家开发出首个可以进行三维(3D)测量的量子加速度计，有望在没有GPS信号的情况下帮助船只导航，也可用于更精确地绘制地球内部的情况。相关研究已提交至预印本网站(arxiv.org)。
加速度计是一种跟踪物体位置的小型设备。它通过检测物体的运动和位置变化来工作，广泛应用于手机、无人机等。几十年前人们就知道量子效应可以用来制作更精确的加速度计，但迄今为止建造的大多数量子加速度计只能进行沿直线的一维测量。为了改善这一点，法国国家科学研究中心的Philippe Bao Ye和他的同事开发了第一个可以进行3D测量的量子加速度计。
这个3D加速度计的外壳是一个40厘米长的金属盒，带有3个激光器和一个较小的玻璃盒。玻璃盒子里装满了铷原子——温度只比绝对零度高一点点。在这种极冷的温度下，量子效应“出现”，使原子表现得像物质波。
为了测量运动的变化，三束激光束分别沿盒子的长度、宽度和高度照射原子，迫使原子碰撞产生波纹，波纹的性质取决于加速度计的运动。通过分析波纹图案，量子加速度计可以计算出激光的加速度。宝叶说，因为原子可以被非常精确地控制，所以整个装置非常精确。
为了测试这一点，研究人员将加速度计放在可以摇晃和旋转的桌子上，发现计算误差约为20米；标准非量子设备的测量误差为1km。
澳大利亚国立大学的约翰·克洛斯(John Close)表示，这项技术可能非常适用于船只等容易产生振动的大型交通工具。配备量子加速度计，如果GPS信号失效或者被黑客干扰，船只可以保持非常准确的航向。
数据传输单元的René Forsberg指出，所有接近地球表面的物体都会受到地球重力的加速，新设备也可以非常精确地测量这一点，这可能有助于更精确地绘制地球内部的情况，以便进行开采，因为当设备放置在地下油井上方时，会检测到略有不同的重力加速度。
来源:科技日报
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