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近日，英國研究與創(chuàng)新署(UKRI)宣布立項7個項目，總額3100萬英鎊，利用前沿量子技術(shù)進行早期宇宙和黑洞、暗物質(zhì)等基礎物理學研究。這批項目由總額8.3億英鎊、專門支持多學科和跨學科研究的戰(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
由英國伯明翰大學Giovanni Barontini博士領導，倫敦帝國理工學院、國家物理實驗室、薩塞克斯大學參加。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來探索是否存在我們目前不知道的量子級(即小級)上發(fā)生的新效應。為了達到高的精確度，時鐘將鏈接到網(wǎng)絡中。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)絡還將成為一個強大的暗物質(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.新物理學的量子干涉儀
由英國卡迪夫大學Hartmut Grote教授領導，伯明翰大學、格拉斯哥大學，斯特拉思克萊德大學和華威大學參與。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小的長度波動的設備)，尋找暗物質(zhì)和時空的量子效應。為實現(xiàn)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與引力理論的統(tǒng)一。
3.用于隱藏領域的量子傳感器
由謝菲爾德大學Ed Daw教授領導，劍橋大學、利物浦大學、牛津大學、蘭開斯特大學、國家物理實驗室、倫敦大學皇家霍洛威學院、倫敦大學學院等參與。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，這些粒子是解決暗物質(zhì)之謎的候選者。該團隊將開發(fā)超低噪聲量子電子學，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)的應用將擴大美國實驗ADMX的質(zhì)量搜索范圍，從而有助于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)確定中微子質(zhì)量
由倫敦大學學院Ruben Saakyan教授領導，國家物理實驗室、劍橋大學，斯旺西大學和華威大學參與。UKRI資助380萬英鎊。
該項目旨在利用量子技術(shù)的新突破來解決粒子物理學中重要的重大挑戰(zhàn)之一——確定中微子的質(zhì)量。中微子是宇宙中豐富的粒子之一，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.用于基礎物理學的量子模擬器
由英國諾丁漢大學Silke Weinfurtner教授領導，倫敦大學國王學院、倫敦大學皇家霍洛威學院、倫敦大學學院、劍橋大學、紐卡斯爾大學和圣安德魯大學參與。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量子模擬器。目標包括：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)和宇宙學的量子增強超流體技術(shù)
由倫敦大學皇家霍洛威學院Andrew Casey博士領導，蘭卡斯特大學、牛津大學和薩塞克斯大學參加。UKRI資助340萬英鎊。
該項目旨在解決宇宙學中的兩個基本問題：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、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
由倫敦帝國理工學院Oliver Buchmueller教授領導，伯明翰大學、劍橋大學、利物浦大學、牛津大學、倫敦大學國王學院、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。該團隊將設計一個10米原子干涉儀(擬在牛津建造)，為將來在英國進行的大規(guī)模實驗鋪平道路。AION團隊的成員還將為美國合作伙伴實驗MAGIS做出貢獻。
(原標題：英國2021年初宣布立項7個量子項目)
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