Bald werden wir in der Lage, um zu sehen, Runde Ecken und U-Bahn

stellen Sie sich eine Welt, wo Sie herausfinden können, was genau liegt unter Ihren Füßen, bekommen erweiterte Warnung vor Vulkanausbruch, um Ecken schauen oder

Bald werden wir in der Lage, um zu sehen, Runde Ecken und U-Bahn

stellen Sie sich eine Welt, wo Sie herausfinden können, was genau liegt unter Ihren Füßen, bekommen erweiterte Warnung vor Vulkanausbruch, um Ecken schauen oder in die Zimmer, und erkennen die ersten Anzeichen von multipler Sklerose.

Willkommen zu quantum sensing, eine Technologie, die könnte unsere Welt transformieren.

Um Ihr Herz, diese sensoren beruhen auf der oft rätselhaften Verhalten von subatomaren Teilchen, in dem die klassischen Annahmen der Newtonschen Physik nicht mehr existieren.

"die Quantenphysik sagt, ist 'spooky', mit-Teilchen an zwei Orten gleichzeitig zu sein, aber es könnte sein, weniger gruselig, wenn Sie an Sie denken, wie Wellen - und-Wellen können in mehreren Orten gleichzeitig", sagt Prof Kai Bongs von der Universität Birmingham.

Prof Bongs' Birmingham team führt ein Konsortium aus Wissenschaftlern und Unternehmen entwickeln Quanten-Schwerkraft-sensoren oder gravimeters, dass doppelt so sensibel und 10 mal so schnell wie aktuelle Geräte.

Bild, Urheberrecht der Universität Birmingham Bildunterschrift Quantum tech könnten "die Welt verändern, wie wir es uns kaum vorstellen", sagt Kai Bongs

Dieses Projekt, gekennzeichnet Schwerkraft Pioneer, könnte stark vereinfacht werden, wie Ingenieure und Gutachter Planung und Durchführung der großen Bauvorhaben.

Derzeit ist die einzige Möglichkeit, um herauszufinden, was unterhalb der Erde ist oft die Durchführung von Sondierungs Graben, die sowohl zeitaufwendig als auch teuer.

"Einige haben gesagt, dass das, was liegt unter einem Meter unter den Straßen von London ist weniger bekannt als die Antarktis", sagt Prof Bongs.

Dies ist eine große Kopfschmerzen für Bauunternehmen, die haben, Umfragen durchzuführen, kann Tage dauern.

"Es gibt Tausende von Bergwerksstollen in Großbritannien, oft zwei Meter oder weniger über, und wenn die Spitze der Welle ist fünf Meter oder mehr unter der Erde, dann können Sie derzeit nicht nachgewiesen werden", erklärt George Tuckwell von engineering-Dienstleistungen Firma RSK, die Zusammenarbeit mit der Universität Birmingham, die auf das Projekt.

"Aber der neue sensor wird in der Lage sein zu sehen, die meisten von Ihnen."

Es verwendet rubidium-Atomen durch Laser knapp über dem absoluten Nullpunkt (-273C) , angetrieben, nach oben in ein Vakuum und dann gemessen, wie Sie fallen wieder unter die Schwerkraft.

Bild copyright Bild Beschriftung Unbekannten unterirdischen Bauwerken, wie Tunnel und minenschächte, sind ein großes Risiko für die Baufirmen

Es ist so empfindlich, dass es erkennen kann, die winzigen Schwankungen in der Schwerkraft, die durch solche relativ kleine Strukturen.

Dies sollte helfen, die Geschwindigkeit Umfrage mal, sagt engineering-Firma Teledyne e2V, das drehen von Birmingham Prototypen zu einem kommerziellen Modell.

Billiger sensoren

Quantum sensing wird auch helfen bei der überwachung der Vulkane.

die Universität von Glasgow die Forscher zusammen mit italienischen Vulkanologen ein Netz von 40 kleinen gravimeters auf Sizilien ist der ätna, einer der aktivsten Vulkane der Welt. Als magma Kammern füllen sich unter der Erde Ihre Schwerkraft Lesungen ändern wird, so dass die rechtzeitige Warnung der vulkanischen Aktivität.

Bild copyright Bild caption Italien der ätna ist einer der weltweit aktivsten Vulkane

Wissenschaftler, der bereits eine Reihe von Instrumenten - wie Seismometer, Boden-deformation-Brenner, gas-Monitore, Infrarot-Kameras und Satelliten-Imager - zu-monitor-Vulkane.

Aber ein Netz von preiswerten und dauerhaften gravimeters ist eine mögliche Spiel-wechsler, geben weit mehr genaue Messwerte von magma-Bewegungen.

"im Grunde werden wir für die erste Zeit in der Lage zu bieten, gravity-imaging für lange Zeiträume," sagt Prof Giles Hammond in Glasgow, Institut für Gravitations-Forschung.

Mit der aktuellen generation von sperrigen nicht-Quanten-gravimeters bedeutet, dass Wissenschaftler haben zu gehen auf den Berg, und verschieben Sie Sie rund um die Risiken auf einem aktiven Vulkan wie dem ätna.

Das team ist mit Mikro - und nano-Herstellungstechniken, um die winzigen Quanten-gravimeters auf Silizium-Wafern, die die sind 10 mal billiger als herkömmliche Modelle.

Bild, Urheberrecht Glasgow University Bildunterschrift Glasgow neuen gravimeter ist klein - und sehr viel günstiger als aktuelle Modelle

"Unser sensor ist eine Masse auf eine weiche Feder, und wo die Feder sitzt mit einer bestimmten Masse ist abhängig von der Schwerkraft. Als die Schwerkraft ändert, wo die Feder sitzt, ändert sich auch", erklärt Prof Hammond.

Die Universität arbeitet auch an einer speziellen 3D-Art von lidar an, damit Sie schauen "Runde Ecken", oder "sehen" in einen Raum.

Konventionelle Lidar misst die Entfernung zu einem Ziel durch die Beleuchtung mit gepulstem Laserlicht und Messung der reflektierten Impulse. Aber quantum-Technologie ermöglicht es Wissenschaftlern, um zu Messen der Ankunftszeit der einzelnen Photonen mit sehr hoher Genauigkeit, die in Trillionstel Sekunden.

"In eine Schlucht Sie hören Ihre Stimme als echo zurück," sagt Prof Daniele Faccio, head of Glasgow University Extremen Licht-Gruppe.

"Sie können das gleiche tun mit Licht oder einem Laserstrahl. Das Licht wird abprallen Wände - so lange, wie Sie die geometrie Recht. Dann bauen Sie ein 3D-Bild unter Verwendung dieser Daten."

Bild copyright Bild caption-Quantum-sensoren, die in Autos ermöglichen Autos zu sehen, Runde Ecken

Ziel ist Die Entwicklung von next-generation-lidar für selbstfahrende Autos geben Ihnen erweiterte Bewusstsein - durch Nebel, Rauch und über längere Strecken.

Glasgow Prototyp-sensor kann bereits erkennen, Leute zu bewegen, 100m entfernt, auch wenn Sie ein paar Meter um eine Ecke.

Vorteile für die Gesundheit

Unsere Erkennung von degenerativen Krankheiten wird sich auch ändern, Dank quantum sensing.

Während Technologien wie MRI [magnetic resonance imaging] ist bereits im Einsatz, Quanten-sensoren sind einfacher, billiger und haben eine bessere Auflösung, sagt Sussex University Prof Peter Krüger.

Bild, Urheberrecht Sussex Image caption "Quantum tech ist ein viel einfacher und billiger und hat eine bessere Auflösung", sagt Peter Krüger

"Bei Krankheiten wie der multiplen Sklerose, die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Rückenmarks an das Gehirn ändert. Aber die vorhandenen Werkzeuge nicht das abholen," sagt er.

"Neue Quanten-sensoren in der Lage wäre zu erkennen, diese änderungen in der Weise, dass die MRT-sensoren können das nicht."

Stealth-Erkennung

Nicht überraschend, dass Militärs auf der ganzen Welt sind auch die Begleitung der Forschung in der Quanten-sensing.

Gravimeters im besonderen bieten das Potenzial für die Erkennung deines Gegners-U-Boote, zum Beispiel. Die Schwerkraft kann eine schwache Kraft, aber Sie können nicht Schild gegen ihn.

während Also die stealth-Technologie kann verstecken Sie Ihre radar-Signatur, es wird nicht verstecken Sie von einem Quanten-Schwerkraft-sensor.

Bild, Urheberrecht Jhi Scott/US-Armee Image-caption Dr. Paul Kunz (Links) und Dr. Kevin Cox (Mitte) und Ihre Kollegen von RDECOM Forschung Labor

im Oktober Letzten Jahres, Wissenschaftler bei der US-Armee RDECOM Research Laboratory in Maryland nahm einen großen Schritt vorwärts in quantum sensing.

Sie mit Hilfe von Lasern zu steigern Rydberg-Atome (die sind viel größer als normale Atome) zu ungewöhnlich hohen Energieniveaus.

"Dies erhöht das atom-Empfindlichkeit auf elektrische Felder. Wir haben einen riesigen Kompass-Nadel, die ist viel empfindlicher als die herkömmlichen", sagt Dr. Paul Kunz, Teil des research-Teams.

"Mehr" - Technologie von Unternehmen

Die weltweit Schnellste Straßenauto offenbart - und es ist eine elektrische Steuerung die Welt, mit nur Ihren Fingerspitzen, Würde einer 'digitalen' machen den Kauf von Kleidung online einfacher? Die snow patrol Drohnen speichern Skifahrer von einem eisigen Tod Könnten Hacker 'brainjack' Ihre Erinnerungen in der Zukunft?

Armeen werden wollen, um zu erkennen, welche elektrischen Geräte können die übertragung oder den Empfang von Daten - in anderen Worten, "wo die guten Jungs und die bösen Jungs sind", fügt Dr. Kevin Cox.

im Gegensatz zu herkömmlicher Empfänger, die entworfen, um Signale in einer bestimmten Frequenz in das elektromagnetische Spektrum, Rydberg-Atome sind empfindlich gegenüber einem breiten Spektrum von Frequenzen.

Und da Sie nicht absorbieren Energie aus dem Feld, das Sie Messen, können Sie diese verwenden, Signale zu entdecken, ohne Ihre Gegner zu verwirklichen.

In kurzen, "quantum-Technologie hat das Potenzial, die Welt zu verändern, wie wir es uns kaum vorstellen", schließt der Universität Birmingham ist Prof Bongs.

Folgen Sie Tim Bowler auf Twitter @timbowlerbbc Folgen-Technologie der Business-editor Matthew Wand auf Twitter und Facebook
Updated Date: 08 März 2019 02:37

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