伯明翰大学用量子科技揭秘「隐形世界」

由伯明翰大学牵头的英国量子技术研究中心（QuSTI）是英国国家量子技术计划（UK National Quantum Technologies Programme）中的四大中心之一，该中心汇聚了来自各大知名学府以及70多家行业合作伙伴的物理学和工程学领域专家。

目前，QuSTI已经开展了超过100个项目，项目总值约为1亿英镑，并已申请17项专利，以前沿的量子传感、成像和计时技术，赋能交通、医疗、城市建设等关键行业，为社会带来变革性的创新。

何为“量子技术”

在日常生活中，我们习惯性地认为一个物体要么在这里，要么在那里，两个彼此分开的物体是相互独立的。然而，在量子系统中，情况并非如此。

量子传感和成像利用了量子力学的基本特性，如叠加原理和量子纠缠，使得物体能够同时处于多个状态，或使不同物体的特性彼此关联。QuSIT的研究人员正在利用这些特性，结合原子和光子开发传感器，使我们能够抛开时间和空间这些熟悉的维度，以前所未有的方式观察世界。

量子传感 让“地下世界”无所遁形

埋藏的管道、地下隧道、隐藏的地质问题……这些看不见的“隐形基建设施及其隐患”，不仅影响着城市的建设与安全，每年还会导致数百万次道路挖掘，引发交通拥堵和巨额成本。

伯明翰大学的量子传感研究团队开发了一种量子重力梯度传感器，它就像“引力的放大镜”，能够探测地下不同密度的物质，精准定位埋藏物体，甚至预警潜在塌陷风险：减少道路开挖，提高基础设施维护效率； 帮助工程公司检测旧工业用地，提高土地再利用率；辅助电信公司优化地下管道铺设。

量子计时比宇宙更精准的时间

伯明翰大学的量子研究团队正携手英国国家物理实验室（NPL），打造更稳定的光钟系统，并研究如何通过光纤网络为全英国提供高精度时间分发。这一突破还将应用于增强雷达系统，使其能够：精准识别空中目标，如无人机或小型飞行器；提高城市监测与安全防护能力；助力空间探测，为未来航天任务提供支持。

伯明翰大学量子传感教授、QuSIT首席研究员Michael Holynski表示，“我们希望达到这样的分辨率：在一群鸟中识别出单只鸟。这不仅对环境科学家有帮助，也对民用航空、城市安全以及太空监测领域具有重要意义。”

量子医疗重新定义脑成像技术

神经疾病的早期诊断至关重要，但传统脑成像受限于患者必须静止不动，影响检测效果。

伯明翰大学与诺丁汉大学合作开发的量子磁脑图（MEG）头盔，利用高灵敏度量子传感器，可在自由活动状态下精准捕捉大脑信号，革新神经成像技术。这能提升诊断效率，适用于儿童及无法静坐的患者；助力神经疾病研究，用于癫痫、自闭症、阿尔茨海默病的检测。

QuSIT研究团队已在建筑、导航、国家安全、医疗健康等领域展示了量子技术的强大潜力。