德克萨斯工程师正在领导一个 多所大学的研究团队 ，该团队将开发技术和工具，通过观察外层空间的原子来改进对重要气候因素的测量。
他们将专注于量子传感的概念，该概念使用量子物理原理来收集更精确的数据并实现前所未有的科学测量。这些传感器可以帮助在轨卫星收集有关原子如何对其环境的微小变化作出反应的数据，并利用这些数据推断地球重力场的时间变化。这将使科学家能够提高测量几个重要气候过程的准确度，例如海平面上升、冰融化率、陆地水资源变化和海洋蓄热变化。
这将是建立量子技术发展新阶段的首次尝试，超越物理学中已知的量子原理，并将它们实际转化为可用的设备概念。
“最近，量子方法取得了巨大进步，主要是在计算方面，”新项目负责人、德克萨斯大学奥斯汀分校航空航天工程与工程力学系教授 Srinivas Bettadpur 说。“我们希望在太空中使用量子传感技术——在那里你可以看到整个地球——通过观察、解释和理解气候过程来解决下一代问题。”
新成立的量子通路研究所包括来自德克萨斯大学奥斯汀分校、科罗拉多大学博尔德分校、加州大学圣巴巴拉分校、加州理工学院和国家标准与技术研究所的研究人员。研究人员将在五年内从宇航局空间技术任务理事会获得高达 1500 万美元的资金，用于该研究所。
研究人员将专门研究重力的变化及其对气候的影响。随着气候变化——冰盖融化，海平面和温度发生变化——地球周围和外层空间的引力发生变化。绕地球运行的原子对这些引力变化作出反应。通过测量这些反应，研究人员可以更好地了解气候过程的变化。
团队面临的挑战是双重的。这些传感技术的一部分今天已经存在，但他们正在构建的很多东西都是新的。再加上将这些仪器送入轨道的挑战。
Bettadpur 说：“你不能在太空中进行人工维护——一旦你把东西送出去，它就遥不可及;你看不到它。你必须投入大量工作来确保仪器能够飞行该技术将至少运行数年，以实现这些发现。”
要从头开始构建这项技术并使其做好太空准备，需要一支庞大而多元化的研究团队。Bettadpur 是轨道力学、重力场和太空任务设计方面的专家。
UT 奥斯汀钱德拉家族电气与计算机工程系教授 Seth Bank 和 Dan Wasserman 将与加州大学圣巴巴拉分校的 Daniel Blumenthal 合作开发用于紧凑型芯片的光子或基于光的集成电路，以测量微小变化来自太空的地球引力。航空航天工程与工程力学系和 Oden 计算工程与科学研究所副教授 Ufuk Topcu 将运用他在复杂系统建模方面的专业知识来开发可用于提高其可靠性和自主运行的量子传感系统模型– 对于无法进行设备维护的空间应用，这两者都是关键。
该项目的其他团队成员以及他们的专业领域包括：
来自科罗拉多州博尔德，Dana Anderson，实验量子物理学和仪器仪表专家;Penina Axelrad，量子导航和计时专家;Murray Holland，理论物理学和量子机器学习;Marco Nicotra，量子光学控制;
来自加州理工学院的Michael Watkins，UT Austin太空研究中心前主任，NASA喷气推进实验室前主任，系统、航天和重力科学专家;
来自国家标准与技术研究所的米歇尔·斯蒂芬斯 (Michelle Stephens) 是一位物理学家，也是空间和量子应用精密测量方面的专家。
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