科羅拉多大學博爾德分校的研究人員研發出一種新型的原子干涉儀，能夠在三維空間中測量加速度。此前，加速度的測量僅限於一維。
這種基於量子的裝置未來可能幫助太空船、潛艇以及各類交通工具實現更精確的導航。
當前的導航系統，通常稱為 GPS（全球定位系統），使用稱為加速度計的電子傳感器。這些設備隨著使用年限的增加而老化，最終需要更換。而基於原子的裝置則不會老化，可以使用數十年而無需更換。
干涉儀利用原子進行測量，是替代加速度計的可行選擇。然而，傳統的干涉儀只能測量一維加速度。由科羅拉多大學博爾德分校物理學教授穆雷·霍蘭（Murray Holland）領導的研究團隊成功研製出一種能夠測量三維加速度的干涉儀，這是一項工程上的創舉。
干涉儀是一種已有幾百年歷史的裝置，在光纖傳輸信息、探測新行星的形成及檢測引力波等方面發揮了重要作用。該裝置的工作原理是將激光光束分成兩束，讓它們沿不同路徑行進，然後再重新合併。
在這段分歧的旅程中，如果光束面對不同的條件，如重力或加速度，則在合併時不會完全重合，而是相互干涉。
通過測量兩束光之間的差異，科學家可以確定光束所面對的不同條件。科羅拉多大學博爾德分校的研究人員決定用原子代替激光，從而研發出原子干涉儀。
研究人員將一批銣原子冷卻到接近絕對零度的溫度，使其達到一種稱為玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensate, BEC）的量子狀態。
他們使用激光將原子分開，讓它們進入一種超位置狀態，即同時存在於兩個地方。隨後，激光被用來加速這些原子，然後再將其合併，形成獨特的圖案。最終的交互作用類似於在玻璃上留下的指紋，研究人員可以解碼這些信息以確定原子所面對的加速度。
霍蘭在新聞稿中解釋道：“我們的玻色-愛因斯坦凝聚體是一個由原子組成的物質波池，我們向池中投擲由小光包組成的石頭，產生向左和向右的波紋。當波紋擴散後，我們將其反射並重新合併，形成干涉。”
整個系統由六束細如人類頭髮的激光和數以萬計冷卻的銣原子組成，尺寸約為一張空氣曲棍球桌。參與該項工作的物理學博士後研究員凱蒂·勒德斯馬（Catie LeDesma）表示：“儘管我們有 18 條激光束穿過包含原子雲的真空系統，但整個實驗足夠小，未來有可能在現場部署。”
研究團隊花費了三年時間建造這一裝置，並利用人工智能（AI）技術開發複雜的過程，指導激光分開和合併銣原子。
目前，該裝置能夠測量的加速度是地球重力的幾千倍，但團隊對未來性能的提升充滿信心。
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