英國2021年初宣布立項7個(gè)量子項目

  ICC訊 1月13日，英國研究與創(chuàng )新署（UKRI）宣布立項7個(gè)項目，總額3100萬(wàn)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)等基礎物理學(xué)研究。這批項目由總額8.3億英鎊、專(zhuān)門(mén)支持多學(xué)科和跨學(xué)科研究的戰略?xún)?yōu)先基金支持。具體項目清單如下：

  1.QSNET–用于測量基本常數穩定性的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )

  由英國伯明翰大學(xué)Giovanni Barontini博士領(lǐng)導，倫敦帝國理工學(xué)院、國家物理實(shí)驗室、薩塞克斯大學(xué)參加。UKRI資助370萬(wàn)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(lái)最精確的儀器）來(lái)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。為了達到最高的精確度，時(shí)鐘將鏈接到網(wǎng)絡(luò )中。如果觀(guān)察到超靈敏時(shí)鐘“滴答作響”的變化，它將為新物理提供第一個(gè)直接和定量的證據，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(gè)強大的暗物質(zhì)探測器，它是宇宙中絕大多數物質(zhì)，但迄今為止仍未被發(fā)現。

  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，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(wàn)英鎊。

  研究人員旨在開(kāi)發(fā)新型干涉儀（能夠通過(guò)光的干涉來(lái)測量最小的長(cháng)度波動(dòng)的設備），尋找暗物質(zhì)和時(shí)空的量子效應。為實(shí)現前所未有的靈敏度，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(shí)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(cháng)期以來(lái)尋求的量子物理學(xué)與引力理論的統一。

  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，劍橋大學(xué)、利物浦大學(xué)、牛津大學(xué)、蘭開(kāi)斯特大學(xué)、國家物理實(shí)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(wàn)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，這些粒子是解決暗物質(zhì)之謎的候選者。該團隊將開(kāi)發(fā)超低噪聲量子電子學(xué)，以支持對這些迄今未發(fā)現的粒子的搜索。一種新的量子測量技術(shù)的應用將擴大美國實(shí)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，國家物理實(shí)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(wàn)英鎊。

  該項目旨在利用量子技術(shù)的最新突破來(lái)解決粒子物理學(xué)中最重要的重大挑戰之一——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，是恒星內部核聚變的副產(chǎn)物，因此是我們了解恒星內部過(guò)程和宇宙構成的關(guān)鍵。此外，了解中微子質(zhì)量的價(jià)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(kāi)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(kāi)創(chuàng )性新光譜技術(shù)。

  5.用于基礎物理學(xué)的量子模擬器

  由英國諾丁漢大學(xué)Silke Weinfurtner教授領(lǐng)導，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)、紐卡斯爾大學(xué)和圣安德魯大學(xué)參與。UKRI資助430萬(wàn)英鎊。

  該項目旨在開(kāi)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。目標包括：模擬量子黑洞的各個(gè)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，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(wàn)英鎊。

  該項目旨在解決宇宙學(xué)中的兩個(gè)基本問(wèn)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(guò)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(kāi)發(fā)的超靈敏量子傳感器將用于尋找新質(zhì)量范圍內的暗物質(zhì)候選物，并研究模擬早期宇宙事件的相變。預計會(huì )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，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?！ぐ⑵諣栴D實(shí)驗室參與。UKRI資助720萬(wàn)英鎊。

  AION項目將開(kāi)發(fā)和利用基于原子間量子干擾的技術(shù)來(lái)檢測超輕暗物質(zhì)和引力波源，例如宇宙中遙遠的巨大黑洞之間的碰撞以及非常早期宇宙中的暴力過(guò)程。該團隊將設計一個(gè)10米原子干涉儀（擬在牛津建造），為將來(lái)在英國進(jìn)行的大規模實(shí)驗鋪平道路。AION團隊的成員還將為美國合作伙伴實(shí)驗MAGIS做出貢獻。