看着不起眼的高精度量子重力仪,能时时刻刻捕捉地壳的微小变化。
以翁堪兴为代表的这群年轻人正在用量子技术,捕捉地球深处最细微的“呼吸”。
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姓名:微伽量子科技
成立时间:2018年9月
所属行业:量子科技
核心技术:专注于高精度量子重力仪研发、制造和服务,公司率先实现商用高精度绝对重力仪的国产化,为地震研究、资源勘探、地质调查、计量测绘等领域提供精密重力测量仪器与服务。
记者 傅凌波 文 王毅 摄 实习生 郜婕 视频
北京、腾冲、哈尔滨、拉萨……走进杭州微伽量子科技有限公司科技副总翁堪兴博士的办公室,最先看到的,是一张中国地图。
十多颗红色五角星标记各处,每一颗五角星都标志着企业已交付使用的量子绝对重力仪。
这是一家年轻企业向地心“追问”的足迹。
1590年,意大利物理学家伽利略用秒表和皮尺,第一次测出了重力加速度的数值。他不会想到,几百年后,会有一群中国人,用激光和原子,把同样的测量精度推到了小数点后9位。
所谓重力,是指地球上的物体均因受到地心引力而具有的重量。地球的重力加速度是9.8米每二次方秒,但这个数值会随着时空的不同而变化。
“比如地下岩浆在涌动,地下水在流淌,海洋深处藏着油气矿藏,这些都会让重力发生极其微小的变化。”翁堪兴解释道,微伽量子要做的,就是用尖端技术捕捉这些变化,为资源勘探、地震研究、国防安全等领域提供自主研发的重力监测设备。
翁堪兴的人生轨迹,与量子精密测量紧密相连。2015年,他进入浙江工业大学攻读硕士学位,师从微伽量子创始人、理学院林强教授。彼时,精密测量领域的核心技术还掌握在少数发达国家手中。
2018年,美国将绝对重力仪列入对华禁运清单。同年,微伽量子应运而生,肩负起了技术国产化的使命。在浙江工业大学攻读量子精密测量方向博士学位的翁堪兴,带着更重的担子走入企业,把自己从科研人员打磨成了懂市场的工程师,将实验室里的科研成果一步步推向产业化。
“2020年6月5日,中国科学院精密测量院,这是拿到第一个订单的日子。”他脱口而出。之后,国家地震局、极地科考队、各大科研院所相继成为微伽量子的稳定客户。
一家初创企业,凭什么赢得这些“国家队”的信任?答案,就藏在核心技术里。
翁堪兴解释道,传统绝对重力仪靠的是机械装置,掉下光学棱镜测量重力,掉一次就要往回拉一次,无法连续工作,更怕震动。
微伽量子开辟了一条新的技术路线——让原子“冷静”下来。
“原子本身是碱性物质,活性很强。我们要让它能够感知微观事物,首先要让它表现出物质波的特性。”翁堪兴科普道,这套方法的核心是激光冷却技术。团队用激光把一团铷原子“冻”到接近绝对零度,让它从粒子性转变为波动性,撤掉激光后,原子团自由下落,团队通过操控原子的内部能级分布来反推重力值。
“这套方法的优势是颠覆性的。”翁堪兴自豪地说,“一克铷原子理论上可使用超过10年,且更换方便。更重要的是,原子掉下去后立即被抽走并换上新的一团,意味着仪器可以24小时连续工作,没有机械损耗,因此能时时刻刻紧盯地壳的微小变化,还能装在晃动的科考船上去北极、下深海。”
2020年,由微伽量子主创团队参与的“基于冷原子干涉的重力精密测量技术应用”成果,获得浙江省技术发明奖一等奖。
在实验室一角的空地上,我们见到了两台刚从山东莱芜运回的量子绝对重力仪,半米高、通体黑色的长方体盒子,外壳还沾着些许泥土。
春节过后,企业团队与泰山实验室在地面和深地对设备进行了精密调试、校准和比测。经过数日的连续观测和数据采集,成功获取了多组稳定的重力测量数据,为分析地球内部结构和地质活动提供了宝贵资料。
此前,微伽量子还发布了新一代海洋重力仪,已跟随科考船多次出海,开展海底油气资源勘探,累计海洋测试覆盖面积达到全球之最。
不断向地心、海底“追问”的同时,企业也在谋划新的商业路线,让量子重力测量从科研院所走向更多应用场景。
“如果说第一次创业是把量子技术做成产品,那么现在的‘二次创业’,是要把商业标准植入市场。”翁堪兴表示,目前,微伽量子不仅是杭州量子传感领域少有的规上工业企业,更在探索“AI+量子”的深度融合。
“传感器做得好,不代表在市场就能用得好。我们测的是加速度,但并不是所有客户都关心加速度,比如有的关心有没有矿、能不能预测地震。”为了解决这个问题,翁堪兴带领团队正在开发一套基于量子精准感知的监测解决方案。
“我们通过引入AI算法模型,将原始的重力数据解算成客户真正需要的商业价值,例如这块土地之下的金属含量是多少、地质结构如何。”在翁堪兴看来,量子能提升测量的灵敏度,AI可以提升准确度和算力。量子加上AI,未来在低空经济、商业航天、安全生产监测等领域,将大有可为。
翁堪兴办公室墙上的那张地图,五角星还在继续标记。他的目标是“贴满全中国”。地图一旁,挂着几代产品的照片——第一代笨重得像实验设备,第三代已小巧得像个工业品。他说,这些产品就像自己的孩子,看着它们从实验室原型变成交付用户的装备,很感慨。
从比萨斜塔到钱塘江畔,从皮尺秒表到激光原子,人类对重力的追问从未停止。这场跨越四百年的接力,还在继续。而微伽量子,正以量子技术,向更深的地心迈进,向更远的未来生长。