葡萄柚大小量子设备从太空绘制地球磁场

一个葡萄柚大小的量子设备从太空绘制了地球磁场图

立方体中的钻石传感器展示了量子磁强计的潜力

在国际空间站展示的OSCARQUBE使用由钻石制成的量子传感器测量了地球磁场。欧洲空间局、美国国家航空航天局

欧洲空间局，美国国家航空航天局

一颗有瑕疵的钻石非常适合从太空探测地球磁场。

一种量子设备利用钻石的缺陷在国际空间站绘制地球磁场。边长仅10厘米的OSCARQUBE展现了该技术的潜力。工程师雅罗斯拉夫赫鲁比及其同事在发表于《物理评论应用》的一篇论文中报告称，该设备在10个月的数据采集期间表现稳定，其测量结果与此前对磁场的估计一致。

基于太空的地球磁场测量通常需要体积庞大的卫星。量子传感器可以更小，同时还具有更高的灵敏度和更稳定的运行状态等优势。

OSCARQUBE的传感器由一块小扁豆大小的钻石制成，其碳原子晶格中存在缺陷——一个碳原子缺失，相邻的一个碳原子被氮原子取代。这些缺陷的作用类似量子粒子，能级与原子的能级相似。磁场会改变这些缺陷的能级。这意味着，通过测量钻石受到激光和微波照射时发出的光，可以检测到地球磁场强度在不同地点的变化。

地球的磁场实际上非常值得测量，因为它包含大量信息，比利时哈塞尔特大学的赫鲁比说。地球熔融外核的运动、地壳中的岩石、空间天气和海洋潮汐都会影响磁场。磁场图甚至可以用于导航，例如在无法使用GPS的时候。

该设备的性能尚未超过最先进的传统磁强计。但未来的任务将配备升级后的量子