Точные измерения силы тяжести нужны и геологам, и навигаторам. Но обычные гравиметры — громоздкие приборы, которые долго «успокаиваются» после каждого измерения. А если нужно следить за быстрыми изменениями притяжения — например, при движении под землёй или в полёте? Тут нужен прибор маленький и отзывчивый.

Авторы статьи предлагают собрать такой прибор на одном чипе. Основа — сверхпроводящий кубит, квантовый «переключатель», который чутко реагирует на магнитный поток через свою петлю. Рядом с кубитом подвешена крошечная балка; под тяжестью она слегка прогибается, и этот прогиб меняет магнитный поток в петле. Частота кубита сдвигается — и по этому сдвигу можно вычислить силу тяжести.

Ключевая хитрость — как считывать сигнал. Кубит быстро теряет свою квантовую «фазу» из-за дрожания балки, но если измерять в моменты, когда балка возвращается в исходное положение, шум почти исчезает. Такой стробоскопический опрос позволяет получить чувствительность от сотен до тысяч наногалов за корень из герца при времени измерения меньше миллисекунды.

Прибор можно настраивать электрически, а калибровать микроволновым сигналом — без механических эталонов. Это открывает дорогу к компактным, быстрым и точным гравиметрам на чипе для полевых работ и автономной навигации.