當(dāng)前，以量子信息科學(xué)為代表的量子科技正在不斷形成新的科學(xué)前沿，激發(fā)革命性的科技創(chuàng)新，孕育對人類社會產(chǎn)生巨大影響的顛覆性技術(shù)，歐美等國也陸續(xù)加快推進(jìn)量子通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
據(jù)科技部消息顯示，1 月 13 日，英國研究與創(chuàng)新署（UKRI）宣布立項 7 個項目，總額 3100 萬英鎊，利用尖端量子技術(shù)進(jìn)行早期宇宙和黑洞、暗物質(zhì)等基礎(chǔ)物理學(xué)研究。這批項目由總額 8.3 億英鎊、專門支持多學(xué)科和跨學(xué)科研究的戰(zhàn)略優(yōu)先基金支持。具體項目清單如下：
1.QSNET–用于測量基本常數(shù)穩(wěn)定性的時鐘網(wǎng)絡(luò)。由英國伯明翰大學(xué) Giovanni Barontini 博士領(lǐng)導(dǎo)，倫敦帝國理工學(xué)院、國家物理實驗室、薩塞克斯大學(xué)參加。UKRI 資助 370 萬英鎊。
該項目旨在利用原子鐘、分子鐘和離子鐘的精確度（有史以來最精確的儀器）來探索是否存在我們目前不知道的量子級（即最小級）上發(fā)生的新效應(yīng)。為了達(dá)到最高的精確度，時鐘將鏈接到網(wǎng)絡(luò)中。如果觀察到超靈敏時鐘 “滴答作響”的變化，它將為新物理提供第一個直接和定量的證據(jù)，這將有助于我們揭示宇宙中 95%的未知能量含量的性質(zhì)。該網(wǎng)絡(luò)還將成為一個強(qiáng)大的暗物質(zhì)探測器，它是宇宙中絕大多數(shù)物質(zhì)，但迄今為止仍未被發(fā)現(xiàn)。
2. 新物理學(xué)的量子干涉儀。由英國卡迪夫大學(xué) Hartmut Grote 教授領(lǐng)導(dǎo)，伯明翰大學(xué)、格拉斯哥大學(xué)，斯特拉思克萊德大學(xué)和華威大學(xué)參與。UKRI 資助 400 萬英鎊。
研究人員旨在開發(fā)新型干涉儀（能夠通過光的干涉來測量最小的長度波動的設(shè)備），尋找暗物質(zhì)和時空的量子效應(yīng)。為實現(xiàn)前所未有的靈敏度，將使用壓縮光和單光子檢測等量子技術(shù)。暗物質(zhì)的性質(zhì)尚不為人所知，如果能找到時空量化或新穎的引力理論的特征，這將深刻地激發(fā)人們長期以來尋求的量子物理學(xué)與引力理論的統(tǒng)一。
3. 用于隱藏領(lǐng)域的量子傳感器。由謝菲爾德大學(xué) Ed Daw 教授領(lǐng)導(dǎo)，劍橋大學(xué)、利物浦大學(xué)、牛津大學(xué)、蘭開斯特大學(xué)、國家物理實驗室、倫敦大學(xué)皇家霍洛威學(xué)院、倫敦大學(xué)學(xué)院等參與。UKRI 資助 480 萬英鎊。
該項目旨在為尋找軸子、低質(zhì)量的 “隱藏”粒子做出貢獻(xiàn)，這些粒子是解決暗物質(zhì)之謎的候選者。該團(tuán)隊將開發(fā)超低噪聲量子電子學(xué)，以支持對這些迄今未發(fā)現(xiàn)的粒子的搜索。一種新的量子測量技術(shù)的應(yīng)用將擴(kuò)大美國實驗 ADMX 的質(zhì)量搜索范圍，從而有助于國際上為檢測我們自己的銀河暈中的暗物質(zhì)成分所做的努力。
4. 使用量子技術(shù)確定絕對中微子質(zhì)量。由倫敦大學(xué)學(xué)院 Ruben Saakyan 教授領(lǐng)導(dǎo)，國家物理實驗室、劍橋大學(xué)，斯旺西大學(xué)和華威大學(xué)參與。UKRI 資助 380 萬英鎊。
該項目旨在利用量子技術(shù)的最新突破來解決粒子物理學(xué)中最重要的重大挑戰(zhàn)之一——確定中微子的絕對質(zhì)量。中微子是宇宙中最豐富的粒子之一，是恒星內(nèi)部核聚變的副產(chǎn)物，因此是我們了解恒星內(nèi)部過程和宇宙構(gòu)成的關(guān)鍵。此外，了解中微子質(zhì)量的價值對于我們對物質(zhì)起源和宇宙演化的理解至關(guān)重要。研究人員旨在開發(fā)能夠精確測量這種難以捉摸但重要的粒子質(zhì)量的開創(chuàng)性新光譜技術(shù)。
5. 用于基礎(chǔ)物理學(xué)的量子模擬器。由英國諾丁漢大學(xué) Silke Weinfurtner 教授領(lǐng)導(dǎo)，倫敦大學(xué)國王學(xué)院、倫敦大學(xué)皇家霍洛威學(xué)院、倫敦大學(xué)學(xué)院、劍橋大學(xué)、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)和圣安德魯大學(xué)參與。UKRI 資助 430 萬英鎊。
該項目旨在開發(fā)能夠洞悉非常早期的宇宙和黑洞的物理學(xué)量子模擬器。目標(biāo)包括：模擬量子黑洞的各個方面，并測試支持宇宙起源思想的量子真空理論。
6.QUEST-DMC：用于暗物質(zhì)和宇宙學(xué)的量子增強(qiáng)超流體技術(shù)。由倫敦大學(xué)皇家霍洛威學(xué)院 Andrew Casey 博士領(lǐng)導(dǎo)，蘭卡斯特大學(xué)、牛津大學(xué)和薩塞克斯大學(xué)參加。UKRI 資助 340 萬英鎊。
該項目旨在解決宇宙學(xué)中的兩個基本問題：暗物質(zhì)的本質(zhì)是什么以及早期宇宙是如何演化的。通過融合宇宙學(xué)、超低溫和量子技術(shù)的前沿技術(shù)，他們將開發(fā)的超靈敏量子傳感器將用于尋找新質(zhì)量范圍內(nèi)的暗物質(zhì)候選物，并研究模擬早期宇宙事件的相變。預(yù)計會產(chǎn)生引力波信號。
7.AION：英國原子干涉儀天文臺和網(wǎng)絡(luò)。由倫敦帝國理工學(xué)院 Oliver Buchmueller 教授領(lǐng)導(dǎo)，伯明翰大學(xué)、劍橋大學(xué)、利物浦大學(xué)、牛津大學(xué)、倫敦大學(xué)國王學(xué)院、盧瑟福 · 阿普爾頓實驗室參與。UKRI 資助 720 萬英鎊。
AION 項目將開發(fā)和利用基于原子間量子干擾的技術(shù)來檢測超輕暗物質(zhì)和引力波源，例如宇宙中遙遠(yuǎn)的巨大黑洞之間的碰撞以及非常早期宇宙中的暴力過程。該團(tuán)隊將設(shè)計一個 10 米原子干涉儀（擬在牛津建造），為將來在英國進(jìn)行的大規(guī)模實驗鋪平道路。AION 團(tuán)隊的成員還將為美國合作伙伴實驗 MAGIS 做出貢獻(xiàn)。
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