重力梯度相对于重力对地球密度扰动具有更高的分辨率，能够更加精细、全面地反映重力场在空间上的变化。高精度重力梯度测量在地质调查、地球重力场测绘、惯性导航以及基础科学研究等方面发挥重要作用。原子重力梯度仪是近年来快速发展起来的一种新型高精度重力梯度测量设备采用激光操控原子技术，具有测量精度高，长期稳定性好等特点，尤其是对振动噪声具有良好的抑制效果。
在浙江省量子精密测量重点实验室和协同创新中心的依托下，量子重力仪团队采用两套独立的原子干涉仪实现了组合式原子重力梯度仪，其原理如图1所示。
图1 组合式量子重力梯度仪原理图及原子干涉条纹
组合式原子重力梯度仪样机主要由真空系统、光路系统和电控系统等核心单元组成。其中真空系统是为操控原子提供超高真空环境，避免外界扰动影响实验，如图2（左）所示；光路系统是产生用于操控原子的所需的激光，如图2（右）所示。
图2 真空系统和光路系统
电控系统是负责控制组合式原子重力梯度仪的运行以及数据处理等工作，主要由激光器控制模块、频率链路模块、时序控制模块等功能性模块组成，如图3（左）所示。为了适应野外工作环境，组合式原子重力梯度仪还配置了六轴位姿平台，可以实现全地形环境下重力梯度测量，如图3（右）所示。
图3 电控系统和六轴位姿平台
目前，组合原子重力梯度仪已经实现了重力梯度的测量。重力梯度的测量分辨力可达1320 E/√Hz，重力测量分辨力为203μGal/√Hz。