Virkelige applikationer til atominterferometriske kvantesensorer

Eksperter i kvante-kolde-atom-sensorer dykker dybt under jorden i et nyt projekt, der har til formål at udnytte kvante-tyngdekraftsfølende teknologi i barske underjordiske borehulsmiljøer.

Gravity Delve-projektet, finansieret af Innovate UK, samler akademikere fra det britiske Quantum Technology Hub Sensors and Timing, som ledes af University of Birmingham og Nemein Ltd, med det formål at undersøge fordele og udfordringer forbundet med at bruge kvantetyngdesensorer nede i borehuller.

Kvantetyngdesensorer baseret på atominterferometri er allerede ved at blive udviklet til brug i olie- og gassektoren. Kvante-kold-atom-sensorer designet til at fungere på overfladen vil være i stand til at detektere og overvåge objekter under jorden bedre end nogen nuværende teknologi. Imidlertid, Der har hidtil kun været lidt opmærksomhed på de fordele, som borehulsudfoldelige kvantetyngdekraftsensorer kunne have. Gravity Delve sigter mod at løse dette.

Nemein udvikler borehulsudstyr, der primært er fokuseret på energihøst og miljømåling. Den nye teknologi vil gøre det muligt for kvantesensoren udviklet af University of Birmingham at vove sig ud af laboratoriet og ind i det ekstremt barske miljø i borehullet.

Dr. Jamie Vovrosh, fra University of Birmingham, er teknisk tovholder for projektet. Han siger:"Dette projekt giver os muligheden for at undersøge brugen af ​​den ekstraordinære ydeevne af kvantekolde-atomsensorer i nye applikationer og for potentielt at åbne en vej mod at realisere fremtidige økonomiske og samfundsmæssige fordele."

Borehulsapplikationer, der skal undersøges i projektet, vil omfatte kulstoffangst og -lagring (CCS), og kulbrinte- og geotermiske reservoirer. Eksisterende teknikker til reservoiroptimering omfatter konventionel mikrogravitation, elektrisk og nuklear logning. Disse teknikker er dog begrænset af følsomhed, opløsning og omkostninger. Gravity Delve undersøger, hvordan en kommercielt relevant kvanteenhed kan erstatte eller forbedre den nuværende teknologi for at optimere CCS-reservoirer, minimere miljøpåvirkningen fra kulbrinteudvinding, og forbedre overgangen fra fossile brændstoffer til vedvarende energi såsom geotermisk energi. Projektet vil udvikle et design til en innovativ borehuls kvantekoldt-atom gravitationssensor, samt den tilhørende hårde miljømæssige emballage og hjælpeudstyr. Dette vil føre til den første omkostningseffektive og effektive metode til implementering af kvantesensor i dyb boring.

Dette projekt vil bygge på det arbejde, der allerede er udført af University of Birmingham med kolde atom-tyngdekraftssensorer, som er gennemgået i Nature Reviews Physics, forfattet af universitetets akademikere og deres samarbejdspartnere. Mens tyngdekraftsføling allerede bruges i en række applikationer, herunder olie- og mineralprospektering, Når først udviklet atominterferometer-baserede teknologier forventes at reducere SWAP (størrelse, vægt og kraft), med forbedret følsomhed og hurtigere måletider.

Mr Lawrence Till, medstifter og teknisk direktør for Nemein, siger, "Gravity Delve er ikke kun et projekt, der vil optimere CCS og udvinding af borehulsenergi. Det er meget vigtigt som et relaterbart projekt for at vise, at Quantum Technology kan implementeres i nogle af de hårdeste miljøer i den virkelige verden og demonstrere håndgribelige fordele for miljøet. "