Experter på kvantkall-atom-sensorer fördjupar djupt under jorden i ett nytt projekt som syftar till att utnyttja kvantgravitationsavkänningsteknik i hårda underjordiska borrhålsmiljöer.

Gravity Delve -projektet, finansierad av Innovate UK, samlar akademiker från UK Quantum Technology Hub Sensors and Timing, som leds av University of Birmingham och Nemein Ltd, i syfte att undersöka fördelarna och utmaningarna med att använda kvantgravitationssensorer i borrhål.

Kvantkraftsensorer baserade på atominterferometri utvecklas redan för användning inom olje- och gassektorn. Quantum-kallatomsensorer som är utformade för att fungera på ytan kommer att kunna detektera och övervaka föremål under marken bättre än någon aktuell teknik. Dock, hittills har föga uppmärksamhet ägnats åt de fördelar som borrhålsanvändbara kvantgravitationssensorer kan ha. Gravity Delve syftar till att ta itu med detta.

Nemein utvecklar borrhålsutrustad utrustning som främst fokuserar på energiupptagning och miljöavkänning. Den nya tekniken kommer att göra det möjligt för den kvantsensor som utvecklats av University of Birmingham att ge sig ut ur labbet och in i den extremt hårda omgivningen.

Dr Jamie Vovrosh, vid University of Birmingham, är teknisk ledare för projektet. Han säger:"Det här projektet ger oss möjlighet att undersöka med hjälp av den extraordinära prestandan hos kvantkallatomsensorer i nya applikationer och potentiellt öppna en väg mot att förverkliga framtida ekonomiska och samhälleliga fördelar."

Borrhålsapplikationer som ska undersökas i projektet kommer att omfatta koldioxidavskiljning och lagring (CCS), och kolväte- och geotermiska reservoarer. Befintliga tekniker för reservoaroptimering inkluderar konventionell mikrogravitation, elektrisk och kärnkraftslogning. Dessa tekniker begränsas dock av känslighet, upplösning och kostnad. Gravity Delve undersöker hur en kommersiellt relevant kvantanordning kan ersätta eller förbättra nuvarande teknik för att optimera CCS -reservoarer, minimera miljöpåverkan från kolvätextraktion, och förbättra övergången från fossila bränslen till förnybar energi som geotermi. Projektet kommer att utveckla en design för en innovativ borrhålskvant-kall-atom-gravitationssensor, samt tillhörande hårda miljöförpackningar och tillbehör. Detta kommer att leda till den första kostnadseffektiva och effektiva metoden djupborrning av kvantgivare.

Detta projekt kommer att bygga vidare på det arbete som redan utförts av University of Birmingham i kallkraftsensorer, som granskas i Nature Reviews Physics, författad av universitetets akademiker och deras medarbetare. Även om tyngdkraftsavkänning redan används i ett antal applikationer, inklusive prospektering av olja och mineraler, en gång utvecklad atominterferometerbaserad teknik förväntas minska SWAP (storlek, vikt och effekt), med förbättrad känslighet och snabbare mättider.

Lawrence Till, medgrundare och teknisk chef för Nemein, säger, "Gravity Delve är inte bara ett projekt som kommer att optimera CCS och utvinning av borrhålsenergi. Det är mycket viktigt som ett relaterat projekt att visa att Quantum Technology kan användas i några av de tuffaste miljöerna i den verkliga världen och visa påtagliga fördelar för miljön. "