記者25日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、陳宇翱、戴漢寧等組成的研究團隊，成功研製了萬秒穩定度和不確定度均優於5×10-18（相當於數十億年的誤差不超過一秒）鍶原子光晶格鍾。
據公開發表的資料，該系統不僅是當前國內綜合指標最好的光鍾，也使得我國成為繼美國之後第二個達到上述綜合指標的國家。相關成果日前發表於國際計量領域重要學術期刊《計量學》。
目前，最先進的光鍾比國際上用於秒定義的微波噴泉鐘的精度高出了兩個數量級以上。正是基於量子精密測量技術的發展，第二十七屆國際計量大會通過了“關於秒的未來重新定義”的決議，計劃於2026年提出關於利用光鍾重新定義國際單位制（SI）“秒”的具體路線，並將在2030年做出最終決定。為了推動基於光鐘的新一代秒定義，要求至少3個不同實驗室的光鐘不確定度優於2×10-18，並透過光學鏈路或移動光鍾實現優於5×10-18的頻率比對精度。
在前期工作的基礎上，研究團隊實現了鍶原子（87Sr）的鐳射冷卻，並將其束縛在長壽命的一維光晶格中，利用一束預先鎖定到超穩腔的超穩鐳射來探尋鍶原子鐘態躍遷，並實現了光鍾閉環執行。透過兩套獨立的鍶原子光晶格鍾進行了頻率比對測量，得到單套光鐘的穩定度在10000秒積分時間被達到了4×10-18，在47000秒達到了2.1×10-18。在此基礎上，研究團隊還對Sr 1光鐘的系統頻移因素開展了逐項評定，最終得到其系統不確定度為4.4×10-18，相當於72億年僅偏差1秒。上述效能指標表明該光鍾系統已部分滿足“秒”重新定義的要求。
該成果對未來實現遠距離光鍾比對、建立超高精度的光頻標基準和全球性光鍾網路奠定了重要的技術基礎，對未來構建新一代全球時間基準乃至提供引力波探測、暗物質搜尋的新方法等具有重要價值。
（來源：科技日報微信公眾號）
