原子干涉仪也将仅仅是实现量子设备商业化的一个案例。在这一案例的推动下，不少研究者们都在开发能在实际生活中大规模使用的量子设备。Malcolm 所创办的苏格兰格拉斯哥光子技术公司 M Squared 就同时在开发一个量子加速度计。这一加速度计能够辅助 GPS 定位，从而抵消天气对于探测结果的影响。除此之外，他们还将开发帮助观测者“看见”隐型气体的量子设备。

图丨M Squared公司的激光产品

对于量子设备的开发热潮，Malcolm 对市场有这样的评价：“我认为，我们正处于量子技术进行商业应用的早期阶段。”

对此，加州理工学院的研究人员 Spyridon Michalakis 也持有着类似的观点。他断言，未来是量子技术的世界。

“目前，很多科技让我们觉得理所当然，但它们的基础其实是量子物理。只是我们近期才开始研究这些技术体系背后的量子属性，来制造极其精确、低成本和简化的设备，从而将我们之前使用的那些设备进行升级，量子重力仪就是其中一例。”

图丨加州理工学院研究人员 Spyridon Michalakis

背后的原理

实际上，量子重力仪的原理与 LIGO 科研协会用来检测黑洞碰撞导致的引力波的方法具有相关性。众所周知，LIGO （Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，激光干涉引力波观测台）最重要的作用是能够以非常高的精度探测宇宙中的引力波，进而为引力理论、相对论、天体物理、宇宙学、粒子物理以及核物理等领域的研究打下基础。

目前，LIGO 的两座大型干涉仪分别位于美国南海岸 Livingston 和美国西北海岸 Hanford，其原理是用这两座激光干涉仪同步探测宇宙深处的引力波。实际上，激光干涉仪是对距离进行测量。当物质波通过时，会导致 LIGO 中激光干涉仪所测量的距离发生变化，这些微小的变化能够反映为 LIGO 相位的变化。通过检测这种相位变化，即可获取物质波的相关信息。

图丨LIGO 两座大型干涉仪

2016 年 2 月，LIGO 公布在前一年 9 月首次直接探测到引力波——这是人类第一次探测到引力波，同时也是首次观测到双黑洞的碰撞与并合。在第一次观测到引力波之后，LIGO 又成功观测了第二次、第三次引力波事件。

LIGO 的巨大成就背后，精确度极高的激光干涉仪功不可没。事实上，在所有的物理量中，人们对于激光频率的控制、测量精度也是最高的，atv，但由于光子本身性质的限制，激光干涉仪也面临非常多的局限。其中一个问题就在于，光子没有质量，无法测量重力，而重力的测量在矿藏勘探、土地测绘、精确导航方面有着极其重要的应用。

图丨传统重力仪

得益于德布罗伊的波粒二象性理论，基于原子物质波干涉的原子干涉仪的出现，使得人们的梦想得以实现，而英国科学家此次研制的量子重力仪就是其中一例。

实际上，原子干涉仪与 LIGO 这样的激光干涉仪非常类似，但不同之处是将 LIGO 中的激光脉冲替换为原子物质波，利用激光操控原子物质波进行干涉。由于原子具有静质量，因此可以和重力相互作用，这些相互作用继而反映在干涉仪的相位中，由此形成了原子重力仪。

在此重力仪的工作过程中，处于超高真空腔体的原子首先被制备到某一特定的态，然后进行自由落体。在此过程中，原子受到激光脉冲的作用，处于叠加态，也就是说它们同时有两个态——可以参考薛定谔的猫，它就是死猫状态和活猫状态的混合体。经过三次激光脉冲的作用，原子物质波实现分束、合束和干涉。

实际上，这些激光脉冲的作用相当于光做的标尺，它们将及时记录下一些关键位置，由于光频控制非常精确，因此这些标尺对原子位置的测量也具有很高的精度。之后，原子的状态被测量，此时原子的叠加态不再存在，但原子干涉的相位决定了原子分布于两个态的概率。通过测量这个概率，可以得到原子演化的路径信息，进而推算重力。