量子技術(shù)將使引力波探測儀小型化，縮小到目前儀器的1/4000

倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究表明，可以用微小的鉆石晶體制作一種非常靈敏的小型重力探測器，用它能夠測量出引力波。這種基于量子技術(shù)的探測儀，僅為目前使用的引力波探測器的1/4000，可以探測到中頻引力波。此研究成果發(fā)表在7月1日出版的《新物理雜志》上。

引力波是由大質(zhì)量物體的某些運動在時空中產(chǎn)生的漣漪，研究引力波可以讓我們探測到宇宙中發(fā)生的某些事件，這些事件往往只留下極少可見光，或完全沒有可見光，如黑洞碰撞。2015年，激光干涉引力波天文臺（LIGO）和處女座合作項目的科學(xué)家通過4公里長的光學(xué)干涉儀，首次直接觀測到13億年前兩個特大質(zhì)量黑洞碰撞時發(fā)出的引力波，該事件曾導(dǎo)致地球時空的波動。

為使引力波探測儀更加精準(zhǔn)，方便使用，來自UCL、格羅寧根大學(xué)和華威大學(xué)的研究人員試圖利用最先進的量子技術(shù)和實驗技術(shù)，建造一個能夠同時測量和比較兩個地點重力強度的探測器。具體方法是使用10-14克的納米級鉆石晶體，利用斯特恩—格拉赫干涉術(shù)，將晶體置于量子空間疊加中。空間疊加是一種量子態(tài)，晶體同時存在于兩個不同的位置。量子力學(xué)表明，一個物體無論多大，都可以同時在兩個不同的地方離域。

研究人員認為，使用疊加原理的量子引力傳感器已經(jīng)存在。這些傳感器可用于測量牛頓引力，并制造出極其精確的測量設(shè)備。“我們發(fā)現(xiàn)，與LIGO相比，我們的探測器可以探測不同頻率范圍的引力波。這些頻率可能只有在太空中建造大型探測器，基線大小為數(shù)十萬公里時才能得到。”

研究人員表示，制造這種探測器已經(jīng)沒有任何技術(shù)障礙，世界許多實驗室均具有制造這種探測器的技術(shù)要素：所需要的力、真空質(zhì)量及晶體疊加方法等。困難在于如何將它們組合在一起，并確保重疊的部分完好無損。該團隊計劃與實驗人員合作，制作出該設(shè)備的原型。（記者田學(xué)科）