義大利國家地球物理和火山研究所首次將量子技術運用於火山監測

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科技產業資訊室 (iKnow) - 黃松勳發表於 2022年8月4日

圖、義大利國家地球物理和火山研究所首次將量子技術運用於火山監測

義大利國立地球物理與火山學研究所埃特納天文台(the Osservatorio Etneo of the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ，INGV-OE)與導航、光子學和太空以及航海自主領域的高科技公司iXblue合作，首次運用量子重力儀檢測埃特納火山(Mount Etna)動力系統表層部分的火山過程所引起的重力變化。此設備能在嚴苛的環境下，取得高品質的量測數據，並且其研究結果發表於美國地球物理聯盟(AGU)的地球物理研究通訊(Geophysical Research Letters)期刊上。

此研究作為由歐盟H2020計劃資助的NEWTON-g項目的一部分，由iXblue製造改進絕對量子重力儀(AQG)，使其能適用於嚴苛的環境條件下，並安裝於活躍的埃特納火山山頂，以測試其作為火山監測工具的潛力。

重力儀安裝在距離埃特納火山口約2.5公里處，在環境條件不利的情況（電力不足、溫度變化劇烈、存在灰塵和腐蝕性火山氣體）和高強度的火山震顫下，也能夠取得高品質的重力時間序列數據記錄，並檢測到重力的微小變化。

AQG是利用雷射將銣原子雲冷卻至絕對零度，並運用原子干涉技術來測量重力場的變化，且為可攜式與易於操作使用的量子感測器，因此能夠檢測到微小的重力變化。從地球重力場的變化可以了解有關底土特徵有用的資訊，例如發現隧道和洞穴的存在，以及監測地下水和岩漿的動態。

其研究結果證實了運用量子技術測量重力場的可能性，並使重力測量在地球物理學中的應用開闢了新的視野，也因為冷原子技術的成熟使量子感測得以突飛猛進，未來此技術也將在中性原子的量子運算領域和利用量子中繼器的長距離量子通訊領域，產生更廣泛的影響。(585字；圖1)

參考資料：
Per la prima volta applicata la tecnologia quantistica al monitoraggio dei vulcani attivi. INGV，2022/6/25
Explosive Use Case: iXblue, The National Institute of Geophysics and Volcanology Study Use of Quantum Technology to Monitor Volcano. The Quantum Insider，2022/7/31
iXblue and the National Institute of Geophysics and Volcanology present the first application of quantum technology to volcano monitoring on Mount Etna. iXblue，2022/7/29
Detecting Volcano-Related Underground Mass Changes With a Quantum Gravimeter. Geophysical Research Letters，2022/6/25

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