在时间测量领域,科学家们长期追求更高精度的计时标准。
传统微波原子钟虽已广泛应用于卫星导航、金融交易等场景,但其精度难以满足未来科技发展需求。
这一“卡脖子”问题的根源在于微观粒子能级跃迁信号的提取精度受限,而光钟技术正是破解这一难题的关键。
中国科学技术大学潘建伟院士团队通过多年攻关,在三大核心技术领域取得突破:采用自主研制的超稳激光系统将频率噪声降低至国际领先水平;创新开发原子囚禁与冷却技术,将系统干扰因素减少90%以上;建立新型频率比对方法,使测量可信度达到创纪录水平。
实验数据显示,该系统不确定度已优化至9.2×10-19,较国际计量组织要求的标准提升近20倍。
这项突破性进展将产生多重深远影响。
在应用层面,其提供的毫米级重力位测量能力,可精准监测地壳运动、地下水分布等地质活动,为地震预警、资源勘探提供数据支撑。
在基础科学领域,该技术将成为探测暗物质、验证广义相对论的新工具。
更关键的是,我国由此掌握了对国际单位制“秒”进行重新定义的话语权,打破了欧美国家在该领域的技术垄断。
据国际计量委员会规划,全球时间标准将于2030年进入光学时代。
目前仅有中、美、德等国的少数机构具备10−19量级光钟研制能力。
中国科学技术大学团队表示,下一步将推动技术工程化应用,建设覆盖全国的精密时间频率网络,并参与国际时间基准的协同比对工作。
时间是最基础的度量之一,也是现代社会运行的隐形基座。
从更精准的“秒”出发,能够带动导航、通信、测绘、科学研究等多个领域的同步跃迁。
此次锶原子光晶格钟性能的重要突破,既体现了我国在精密测量与基础前沿的持续积累,也提示我们:面向全球科技竞争与国际标准变革,关键核心技术只有不断向“极限精度”推进,才能在未来规则与应用的双重赛道上赢得主动。