美国NASA提出天基量子传感器任务概念
4月15日,在美国国家航空航天局(NASA)地球科学技术办公室(ESTO)的支持下,NASA喷气推进实验室(JPL)、NASA戈达德航天飞行中心(GSFC)、德国宇航中心(DLR)联合空中客车防务与航天公司(Airbus)和得克萨斯大学奥斯汀分校等机构提出“量子重力梯度探路者”(QGGPf)任务概念,将共同开发全球首个用于测量重力的天基量子传感器,为石油储量、全球淡水供应等创新性观测铺平道路[1]。任务概念阐述发表在期刊EPJ Quantum Technology上[2]。
“量子重力梯度探路者”任务旨在演示和验证基于原子干涉仪的重力遥感技术和超冷原子干涉测量技术,评估端到端系统的成熟度。任务由一个单轴重力梯度计组成,包括两个原子干涉仪。使用超冷原子云的原子干涉测量是一项新兴的空间应用技术,是确保天基重力测量长期准确的理想选择,已在DLR资助的量子气体(QUANTUS)项目、物质波透镜落塔实验、物质波干涉仪器(MAIUS)任务以及国际空间站NASA冷原子实验室(CAL)原子干涉测量实验中得到了部分验证。但受限于平台条件,已开展的任务测量时间较短,且无法保障仪器在微重力环境中的高灵敏度。“量子重力梯度探路者”任务将采用多光子布拉格衍射,与传统的双光子拉曼跃迁相比,具有光移-相移小、对射频相位噪声要求低的优点。
(范唯唯)
[1] NASA Aims to Fly First Quantum Sensor for Gravity Measurements. https://science.nasa.gov/directorates/smd/earth-science-division/earth-science-technology-office/nasa-aims-to-fly-first-quantum-sensor-for-gravity-measurements/
[2] Stray, B., Bosch-Lluis, X., Thompson, R. et al. Quantum gravity gradiometry for future mass change science. EPJ Quantum Technol. 12, 35 (2025). DOI: 10.1140/epjqt/s40507-025-00338-1