2020年10月,中共中央政治局就量子科技专题举行第二十四次集体学习,习近平总书记在主持学习时发表了重要讲话,这对国内量子科技的科研界、产业界是一次巨大的鼓舞。作为目前量子科技的三大方向之一,量子精密测量会在未来数字时代和万物互联时代有着广泛的应用,如何“把握大趋势、下好先手棋”正是我们目前最迫切要解决的关键问题。
以重力测量为例,我们知道地表重力加速度(g)是一个随时间和位置不断变化的量。我国不同地区测得的重力值各不相同,重力值大致从南到北逐渐变大,如海口的重力值不到9.79,而海拉尔的重力值超过了9.8。纬度、海拔、固体潮、大气压等因素都会影响重力值,所以精密重力测量尤为重要。连续重力测量可以广泛运用到导弹发射、资源勘探、地震研究、水文监测、惯性导航、考古挖掘、万物互联等领域。我国的科研人员一直非常努力,华中科技大学罗俊院士团队测出目前世界上最精确的重力常数值(G),这一成果发表在国际权威科学杂志 《Nature》 上。
对我国量子科技来讲,基础研究到技术应用还有很长的路要走。重力测量技术应用需要更加精密、更加高效的仪器,国际上通用的是美国公司采用光机电技术研制的重力仪,可以测到地球表面重力加速度的十亿分之一,但是测量时间长,价格昂贵需要700万美元。特别是中美“贸易战”以来,仪器进口、技术交流全面受限,采用量子技术的重力仪几乎不可能从国外进口。“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”,国产精密测量仪器的需求迫在眉睫。
有没有更快的方法测得又准又快?这个就是量子的方法,也是研制量子重力仪的初心。量子测量就是利用微观粒子的量子特性进行物理量的精密测量。精度的提高将对传统技术体系进行重构,可以为各行各业提供更加精密的技术支撑,对经济社会发展会起到变革性的作用。经过近二十多年的努力,我们利用量子光学、电子技术、真空科学等多个学科知识,成功研发了量子绝对重力测量仪。到今天,测量精度提高了 倍,测量速度提高了两倍,体积和质量减少了百分之六十,先后参加了两次国际绝对重力仪关键比对,实现了我国在国际重力仪比对中零的突破,性能达到了国际先进水平。
加快量子科技发展,必须系统考虑基础理论到技术应用的系列问题,其中的关键在人才。这台仪器的开发先后有近 位师生参与其中,是我们整个团队的成果,很多已经毕业的学生也做出了很大的贡献。对于未来,我们将开拓量子陀螺仪、量子指北仪等新型量子测量仪器的研究,将重力测量拓展到引力测量、磁力测量,为引力波、空间科学、医学检测等领域提供技术支撑,也考虑将量子重力仪搭载在飞机、卫星等遥感平台为数字经济、万物互联等领域技术赋能,进一步扩展量子科技的应用领域。
希望更多的青年才俊能投入到量子科技的事业上来!让测量走进量子时代!
