行业视点量子传感技术可能会改变地下工程探测领域的未来？

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量子技术是一个近年来新兴的、快速发展中的技术领域。这个“高大上”的技术领域在过去与我们地下工程行业关联不多。但随着技术的进一步发展，一项基于量子力学原理的传感技术可能会在不远的将来永远改变行业中 地下工程测量 领域的未来。

基于量子传感技术的重力测量

Quantum sensing for gravity cartography

著名的科学杂志-自然（Nature）于2月24日刊登了《基于量子传感技术的地下测绘》一文。文中介绍了试验团队是如何使用 基于量子传感技术的重力探测设备识别出地下物体的。

这是该项技术第一次在现实条件下（非实验室）的成功实践，实验中设备成功检测出了英国伯明翰大学校园下方的隧道，成功验证了该技术在识别地下障碍物方面的有效性。

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试验以伯明翰大学校园下方的一条2米直径的隧道为目标。作者称：“过去基于重力测量的地下测绘，由于震动干扰的原因，实际很难将测量精度控制在米级。而新的仪器在精确度上实现了 20 E (1 E = 10?9 s?2) 的统计不确定性，以0.5 米的空间分辨率和8db的信噪比测量了一条8.5 米长，2米直径的隧道。使用贝叶斯推断法，水平误差可控制为±0.19 米，深度误差为（1.89??0.59/+2.3)米。?”

微重力测量和量子传感技术

Micmgravimetry and Quantum sensing

这项技术的基础：微重力测量本身也是一个新兴分支学科(Micmgravimetry)。它是基于地球引力场基础上，研究不同岩性密度的变化来解决一些特殊地质问题的勘探方法。 研究的参与者认为：“目前的微重力探测技术受到一系列环境因素的限制，尤其是振动，并且可能会错过一些可能造成破坏性后果的地质情况。”

新的探测设备的基础原理依旧是基于微重力测量的原理，但是采用了量子物理学方法来检测微重力的变化，而非传统方法，以期获得高精度高灵敏度测量结果。而本次试验证明了量子传感是有效的。并且研究人员认为：“随着该技术的进一步发展，基于量子传感技术的测量结果会比任何现有技术都更准确和清晰。”

未来发展和应用

Future development and applicationon

研究团队认为这项技术可以显著改善地下测绘的准确度。并且其商业影响是巨大的，特别是对于建筑行业而言。不受震动干扰的重力测量，可以减少地下测绘所需的时间，并提高准确度。进而减少地下施工的成本和延误。

试验设备

由于量子传感技术的特点，这套设备最终可以安装在卫星上，从太空绘制地球地下地图，还可以改进对火山爆发等自然现象的预测，并允许进行水下和地下探索，帮助发现自然资源和考古发掘。

伯明翰大学冷原子物理学系主任、英国量子国家中心传感器和凯邦斯教授将这一成果描述为将改变社会、人类理解和经济的“爱迪生时刻”。他表示： “有了这一突破，我们有可能在地下进行探索和建造时不再依赖糟糕的记录和运气。此外，目前无法实现地下地图现在离我们更近了一步，结束了我们对南极洲的了解比街道下方几英尺的情况更多的现状。”

小编语

To Be Contiuned

虽然量子技术对于包括小编在内的很多人都还只是有所耳闻，但缺乏深层了解的新兴技术。但随着这类新兴技术的进一步发展，势必会对我们的行业产生越来越多的影响。

■ 供稿 & 编辑：郭德元

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