4月15日，NASA（美國宇航局）發文表示，來自NASA南加州噴氣推進實驗室的研究人員、私營企業以及學術機構，正在開發首個用于測量重力的天基量子傳感器。在NASA地球科學技術辦公室（ESTO）的支持下，這項任務將成為其在量子傳感領域的首次嘗試，為從石油儲量到全球淡水供應等各方面的突破性觀測鋪平道路。
用原子來測定喜馬拉雅山脈的質量
下方是一幅地球重力地圖。紅色區域代表地球上引力較大的地方，藍色區域代表引力較小的地方。未來，科學級的量子重力梯度儀有望以前所未有的精度繪制出這樣的地圖。?
地球重力圖
地球的引力場是動態變化的，由于地質過程在地球表面重新分配質量，引力場每天都在發生改變。質量越大，引力就越大。?
在日常生活中，你可能不會察覺到這些細微的引力變化，但借助一種名為重力梯度儀的精密工具，科學家們能夠繪制出地球引力場的細微差異，并將其與地下特征（如含水層和礦床）聯系起來。這些重力地圖對于導航、資源管理和國家安全至關重要。?
噴氣推進實驗室地球科學首席技術專家、該實驗室量子空間創新中心主任Jason Hyon表示：“我們可以用原子來測定喜馬拉雅山脈的質量。”Hyon和他的同事們在近期發表于《EPJ Quantum Technology》的一篇論文中，闡述了他們的量子重力梯度儀探路者（QGGPf）儀器背后的概念。?
重力梯度儀通過追蹤一個位置的物體與附近短距離內下落物體的下落速度差異來進行測量。這兩個自由下落物體（也稱為測試質量）之間的加速度差異，反映了引力強度的不同。在引力較強的地方，測試質量下落得更快。?
QGGPf將使用兩團超冷銣原子作為測試質量。這些原子被冷卻到接近絕對零度，此時原子云中的粒子表現得像波一樣。量子重力梯度儀將測量這些物質波之間的加速度差異，以確定引力異常的位置。?
噴氣推進實驗室的實驗物理學家Sheng-wey Chiow解釋道，使用超冷原子云作為測試質量，對于確保天基重力測量在長時間內保持精確非常理想。“使用原子進行測量，我可以保證每次測量結果都是一致的。而且這種測量方式對環境影響的敏感度較低。”使用原子作為測試質量，還使得在單個航天器上搭載緊湊型儀器來測量重力成為可能。QGGPf的體積約為0.25立方米，重量僅約275磅（125千克），比傳統的天基重力測量儀器更小、更輕。?
量子傳感器還有望提高測量靈敏度。據估計，科學級的量子重力梯度儀在測量重力時，靈敏度可能比傳統傳感器高出十倍之多。?
多方合作，提升研究地球的能力
這項技術驗證任務計劃在本十年末左右發射，主要目的是測試一系列用于在原子尺度上操控光與物質相互作用的新技術。?
噴氣推進實驗室的博士后研究員Ben Stray表示：“目前還沒有人嘗試過發射這類儀器。我們需要進行發射測試來了解它的實際運行效果。這不僅有助于推進量子重力梯度儀的發展，還能推動整個量子技術領域的進步。”
這項技術開發項目涉及NASA與小型企業之間的深度合作。噴氣推進實驗室的團隊正在與AOSense和Infleqtion公司合作，推進傳感器頭部技術的研發；同時，位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心正在與Vector Atomic公司合作，推進激光光學系統的研發。最終，在這次探路者任務中取得的創新成果，有望提升我們研究地球的能力，增進我們對遙遠行星的理解，以及對引力在宇宙形成過程中所起作用的認識。Hyon指出：“QGGPf儀器將推動行星科學和基礎物理學領域的應用發展。”
量子+太空，不止NASA
除NASA外，近日還有多家機構發布了與量子+太空有關的信息。
· 量子衛星
去年9月，波音公司宣布計劃在2026年發射一顆名為Q4S的小型衛星，以展示其在軌量子糾纏交換能力，向構建一個連接量子傳感器和量子計算機的全球量子互聯網邁進。
4月16日，HRL實驗室與波音在量子糾纏交換衛星任務中取得關鍵進展。雙方宣布完成了波音Q4S衛星任務量子通信子組件的構建與技術驗證，這是在太空演示四光子量子糾纏交換的首次嘗試，對未來安全通信和分布式量子網絡意義重大。HRL實驗室已成功構建完全集成的太空級子組件，且通過了初始端到端軟件驗證。在驗證測試中，子組件的兩個光源均實現了量子糾纏，單光子源性能良好，能滿足精確量子測量需求，該子組件將作為在軌有效載荷的地面孿生設備。
4月16日，IonQ宣布與全球衛星通信天線和地面網關解決方案提供商Intellian簽署諒解備忘錄，雙方將探索量子網絡如何變革衛星通信。IonQ總裁兼首席執行官表示期待與Intellian共同創新，利用量子網絡技術保障通信安全，其長遠目標包括在量子通信領域占據領導地位。此次合作是IonQ推進韓國量子經濟戰略的重要一步，將推動量子技術在衛星通信領域的應用。這也是IonQ在大舉進軍量子網絡領域后，首次官宣的在衛星通信領域的合作項目。
· 光學原子鐘
來源：QuantX Labs
4月15日，QuantX Labs宣布計劃與法國Exotrail合作，借助SpaceX的任務將其原子鐘技術關鍵組件TEMPO搭載spacevan?飛行器送入太空。該組件是下一代光學原子鐘的關鍵子系統 光學頻率梳，已通過嚴苛環境測試。這一技術不僅用于高性能計時，還可助力深空通信、導航等領域。此次發射受澳大利亞航天局資助，QuantX Labs團隊本月將赴法開展進一步測試與集成工作。負責人表示此次發射意義重大，其成功部署將為后續完整時鐘有效載荷發展提供關鍵支持。
