양자 물리학의 원리를 이용해 미소 중력의 변동을 검출하는 "양자 중력 구배 센서(양자 중력 그래디오 미터)"의 옥외 실험에, 영국 버밍엄 대학의 연구자들이 성공했다.
미소 중력의 변동을 고정밀로 측정하는 것으로 지하 구조의 매칭이 큰 폭으로 개선되어, 건설 프로젝트, 화산 분화의 예측, 천연자원의 발견, 고고학 조사 등에 도움이 될 것으로 기대되고 있다.
장소에 따른 중력 변동을 초고정밀로 측정함으로써, 지하에 묻혀 있는 자연 및 인공 구조의 매핑이 가능해지지만, 주변 환경으로부터 발생하는 노이즈가 문제가 된다. 그래서, 버밍엄 대학이 인솔하는 영국의 국립 양자 테크놀로지 연구 허브의 하나인 UK National Quantum Technology Hub in Seosors and Timing의 연구팀은, 진동이나 그 외의 환경적 문제를 극복하는 양자 중력 구배 센서를 개발했다.
양주 중력 구배 센서는, 복수의 원자를 떨어뜨렸을 때에 생기는 중력장의 끌어당김의 미묘한 변화를 측정하는, 양자 물리학의 원리에 근거한 중력 센서이다. 측정 대상 객체의 크기와 밀도에 따라 검출되는 인장강도도 커지기 때문에, 지하에 묻혀 있어 눈에 보이지 않는 구조물을 매핑할 수 있다는 것.
진동이나 장치의 기울기, 자기장이나 열장에 의한 영향등이 양자에 영향을 미치기 때문에, 실험실 밖에서 양주 중력 구배 센서를 실용화하는 것은 곤란하다. 그러나 UK National Quantum Technology Hub in Sensors and Timing 연구팀은 이 과제를 극복하고, 양자 중력 기울기 센서의 성능에 대한 야외 실증 실험에 성공했다고 학술지 Nature에 발표한 논문에서 보고했다. 연구팀이 개발한 양자 중력 기울기 센서는 야외 지하 1미터 지점에 있는 터널의 존재를 매핑할 수 있었다고 한다.
양자 중력 구배 센서의 실증 실험이 성공하고, 지하의 구조물을 매핑하기 위한 상업적인 길이 열린 것으로, 종래보다 염가로 신뢰성이 높은 지하 구조의 매핑을, 기존의 수법보다 10배나 빠르게 제공하는 것이 가능하게 된다고 보여지고 있다. 버밍엄대 연구팀에 따르면, 양주 중력 구배 센서의 개발로 아래와 같은 개선을 기대 할 수 있다는 것.
. 철도나 건물, 도로 등의 건설 프로젝트에 있어서의 비용 삭감과 기간 단축.
. 화산 분화를 비롯한 자연 현상의 예측 정밀도 향상.
. 지하에 숨어있는 천연자원이나 인공적인 구조물의 발견.
. 귀중한 유물에 손상을 주지 않는 고고학적인 조사
UK National Quantum Technology Hub in Sensors and Timing의 주임 연구자인 Kai Bongs 교수는, "이것은 사회, 인간의 이해, 경제를 변혁하는 센싱 분야의 "에디슨의 순간"입니다", "이 획기적인 기술에 의해 우리는 탐색과 건설, 수리시 부족한 기록과 운에 의존하는 것을 그만둘 수 있습니다. 게다가, 보이지 않는 지하의 지도를 만드는 것이, "자신들이 사는 거리의 지하수 미터에 있는 것 보다, 남극에 있는 것을 더 잘 알게된다"라고 하는 상황에 첫걸음이 됩니다"라고 코멘트하고 있다.
