在量子传感技术领域取得的重要进展中，科罗拉多大学博尔德分校的研究人员成功研发出一款能够同时测量三维加速度的设备，利用了超冷原子——这一能力此前被许多科学家认为不可能实现。
该研究团队由研究生Kendall Mehling、博士后Catie LeDesma以及JILA教授Murray Holland领导，相关成果已于本月发表在《Science Advances》期刊上。这项工作标志着量子导航技术迈出了关键一步。
该设备的工作原理是将铷原子冷却至比绝对零度高仅十亿分之一度的极低温，形成一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚态的量子状态。在这一状态下，原子形成可被极高精度操控的相干物质波。团队利用六束细如发丝的激光将这些原子固定，然后将其分裂为量子叠加态，使每个原子能够同时存在于两个位置。
人工智能在系统运行中扮演着关键角色。研究人员采用机器学习算法来管理调整激光以操控原子的复杂过程。“AI会规划出所需的激光调整序列，大大简化了原本几乎无法完成的繁琐试错过程，”Holland教授解释道。
当前的GPS和电子加速度计虽然主导着导航系统，但随着时间推移，它们会受到机械磨损和环境影响。而原子不会老化或退化，因而具备长期稳定性和鲁棒性。这一量子设备未来有望实现无GPS信号环境下的导航，如水下、地下或太空。
该技术已引起广泛关注。2023年，NASA通过其量子路径研究所向该团队提供了550万美元的资助，以推动传感器的进一步开发。除了导航之外，这一设备还可能彻底变革地质勘测、基础物理测试及自动驾驶系统。尽管目前设备体积仍为台式机大小，灵敏度尚不及商用技术，但研究人员对未来提升性能和缩小体积充满信心。