【海軍潛艇正在建造一種量子加速度計】

明道

【海軍潛艇正在建造一種量子加速度計】

 

 

四光束從一

物理學家在英國皇家海軍，基於量子干涉的超冷原子發展加速度計。

該設備將允許潛艇後旅行一天，而無需確定其位置水下 1 米範圍內的地面，使用全球定位系統。

這是比用當前的加速度計，可精確到 1 公里範圍內的後一天的行程是可能的。

隨著進一步發展，該設備可以用石油勘探，或甚至要做到"重力掃描"的隱藏物體。

自上世紀 90 年代，物理學家已經能夠做與超冷原子干涉實驗。

由斯坦福大學馬克卡謝維奇首創，經典版本的實驗涉及允許原子屬於地球重力的影響。

一束雷射脈衝被開槍將其放在遵循不同的運動軌跡，就像光子穿過光學干涉儀的兩個量子態的疊加態的原子。

第二個脈衝重組國家和由此產生的干擾提供了精確測定重力 — — 甚至可以揭示的廣義相對論的理論的微妙影響。

極其敏感

這種裝置也可以用作極為敏感的垂直加速度計。

現在，艾德茲和倫敦帝國學院的同事們已經採取這項實驗，它旋轉 90 °，以使在水準方向上的加速度計的工作原理。

該裝置採用約 100 萬的銣原子，受困于對集成的晶片，利用磁場和鐳射燈。

晶片的一個重要特點是對鐳射光束用來捕捉原子。

這種光束被開槍創建幾個光束的衍射光與磁場然後用於捕獲原子表面光柵。

原子有兩個量子基態，研究者表示為 |1〉 和 |2〉。

系統已經準備好所有的原子都在 |1〉，然後一個光脈衝將原子放入的 |1〉 和 |2〉 的疊加。

這一行動作用第一分光鏡光學 Sagnac 干涉儀中。狀態 |1〉 已無後座力，同時國家 |2〉 反沖沿方向定義的光束。

然後第二個光脈衝發射在原子這互換的國家，|1〉 （與無後座力) 成為 |2〉 (與反沖），反之亦然。

這是類似于光學干涉儀直接兩種發散光束朝著第二光束分離器，在那裡他們重組兩面鏡子。最後，第三個的光脈衝作為光學干涉儀進行第二次非局域作用相同。

採取不同的路徑

然後進行測量，以確定多少的原子處於 |1〉 狀態 — — 或者，或者，有多少是在 |2〉 中。

要麼測量可以用於計算的干涉儀階段，由兩個國家採取的有效的路徑差異有關。

這種路徑差異是原子沿著光束方向的加速度成正比的。

簡單的設計和操作的加速度計是指在原則上，它可以被小型化在潛艇上使用。

事實上，在原子都要舉行，分庭已經有已微型化在一個晶片上。

然而，相關的電子和光學元件仍裝上了衣架和光學的桌上。

另一項挑戰是使晶片到氦氣，可以穿透牆壁，最終污染的真空必須舉行原子不透水。

重力掃描器

球隊現在正在萎縮了加速度計的光學和電子元件，以便它可以放入約 1 萬3。

雖然這會使它適合海軍使用，該設備會將進一步朝著小型化方向發展 — — 的一個啤酒罐，舉個例子 — — 大小之前可以降勘探孔孔尋找石油或其他礦藏。

其他可能的應用程式可能會出現在 5 — — 10 年的時間內包括"重力掃描器"可以窺視密封的容器，可以創建其內容密度圖。

海因茲告訴非議，很可能為其他國家的海軍正在建立類似的設備。

事實上，卡謝維奇和他的同事公佈了原子干涉基於的是本質上是加速度計可以用於導航的"量子陀螺"。

當時，卡謝維奇說技術要通過 AOsense，他共同創立的公司商業化 （見"墜落原子測量地球自轉").

海因茲用於捕獲銣原子晶片描述在自然納米技術.

廣義相對論的考驗

在另一個領域的最近發展，在德國和美國的物理學家們用原子干涉測量重力對兩個不同原子的影響： 銣和鉀。

實驗發現經歷了兩種類型的原子的重力加速度是一樣的一部分在 1000 萬。

這是普遍性的理論的自由落體，是普遍性的理論的愛因斯坦的廣義相對論基石的最新核查。

銣原子是鉀同行兩次大規模的。

如果他們被視為對引力的反應不同，它可能指向朝著一個量子引力的理論物理學家。

自由落體的普遍性研究進行Ernst Rasel萊布尼茲漢諾威大學，和他的同事，和在物理評論快報報導.

關於作者

麥高樂莊士敦是非議的編輯器

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fmay%2F26%2Fquantum-accelerometer-is-being-built-for-navy-submarines