記者日前從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、戴漢寧、陳宇翱、彭承志等在光鐘研制方面取得里程碑式進(jìn)展，成功將鍶原子光晶格鐘的穩(wěn)定度和不確定度指標(biāo)全面突破10^[-19]量級(jí)，相當(dāng)于300億年誤差不超過(guò)1秒，標(biāo)志著我國(guó)在時(shí)間精密測(cè)量領(lǐng)域的研究水平已躋身國(guó)際最前列。

光鐘作為當(dāng)今最精密的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)，其核心在于利用原子內(nèi)部能級(jí)躍遷產(chǎn)生的頻率信號(hào)來(lái)定義時(shí)間。光鐘能提供極高的計(jì)時(shí)精度，將直接支撐國(guó)際單位制中“秒”的重新定義，使全球時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)邁入光學(xué)時(shí)代，精度較現(xiàn)有微波時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)提升4個(gè)數(shù)量級(jí)。

光鐘的性能主要由穩(wěn)定度與不確定度兩大核心指標(biāo)（均為數(shù)值越小則性能越優(yōu)）衡量。當(dāng)光鐘的穩(wěn)定度與不確定度均突破10^[-19]量級(jí)時(shí)，將開(kāi)啟一系列重要的前沿應(yīng)用。例如，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)重力位與高度精密測(cè)量，可用于監(jiān)測(cè)地殼形變、地下水位變化、火山活動(dòng)預(yù)警及高精度大地水準(zhǔn)面更新，支持災(zāi)害防控與資源勘探；提供暗物質(zhì)探測(cè)的新方法，可捕捉暗物質(zhì)引起的瞬態(tài)低頻信號(hào)，有望超越傳統(tǒng)粒子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。值得一提的是，當(dāng)以上兩大核心指標(biāo)均突破10^[-19]量級(jí)時(shí)，這樣的精度水平已顯著超過(guò)國(guó)際計(jì)量界對(duì)“秒”重新定義的門(mén)檻要求，達(dá)到這一性能可直接為我國(guó)在未來(lái)“秒”的重新定義中貢獻(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)。

團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一套精密的雙鐘比對(duì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含兩個(gè)完全獨(dú)立的鍶原子光晶格鐘：一個(gè)是經(jīng)過(guò)細(xì)致優(yōu)化的高性能參考鐘，另一個(gè)是集成了兩套緊湊型原子系統(tǒng)的零死時(shí)間鐘。零死時(shí)間鐘通過(guò)高精度時(shí)序同步與交替拉姆齊光譜探測(cè)，使得合成后的靈敏度函數(shù)在整個(gè)周期內(nèi)幾乎恒為1，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)本地振蕩器頻率的連續(xù)檢測(cè)，突破了傳統(tǒng)瓶頸。通過(guò)兩臺(tái)獨(dú)立鍶光鐘的直接拍頻比對(duì)，驗(yàn)證了2萬(wàn)秒積分時(shí)間內(nèi)的長(zhǎng)期穩(wěn)定度優(yōu)于2.9×10^[-19]。

在不確定度方面，團(tuán)隊(duì)針對(duì)制約鍶光鐘精度的核心系統(tǒng)效應(yīng)展開(kāi)了攻關(guān)，通過(guò)一系列優(yōu)化，使鍶原子光晶格鐘綜合系統(tǒng)不確定度達(dá)到9.2×10^[-19]，相當(dāng)于300億年誤差不超過(guò)1秒，成為滿足國(guó)際單位制秒重新定義要求的高精度光鐘之一。

相關(guān)成果不僅使得我國(guó)在光鐘研制方面躋身國(guó)際頂尖梯隊(duì)，也為發(fā)展可搬運(yùn)光鐘和星載光鐘提供了可行的技術(shù)路徑，為光鐘技術(shù)在檢驗(yàn)基本物理學(xué)定律、支撐下一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、構(gòu)建全球統(tǒng)一超高精度時(shí)間基準(zhǔn)等領(lǐng)域的深度應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。（記者丁一鳴、常河）