北京
来源：科技日报
科技日报合肥3月6日电 （记者吴长锋）记者6日从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、戴汉宁、陈宇翱、彭承志等科学家组成的研究团队，成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面突破10-19量级，相当于300亿年的误差不超过1秒。相关成果5日发表于国际计量领域核心期刊《计量学》。
作为当今最精密的时间频率标准，光钟能提供极高的计时精度，将直接支撑国际单位制中“秒”的重新定义，精度较现有微波时间标准提升4个数量级。光钟的性能主要由稳定度与不确定度两大核心指标衡量，均为数值越小性能越优。以往，全球光钟的稳定度与不确定度综合性能主要停留在10-18量级，仅国际上少数顶尖机构接近或触及该水平。
研究团队针对制约光钟性能的关键瓶颈开展了长期系统性攻关，于近期取得多项突破性进展。他们设计并构建了一套精密的双钟比对系统，通过两台独立锶光钟的直接拍频比对，验证了2万秒积分时间内的长期稳定度优于2.9×10-19。在不确定度方面，团队通过建立经原位验证的空间分辨有限元模型，对黑体辐射频移不确定度、原子温度，显著抑制原子碰撞导致的密度频移，以及晶格光频移不确定度、磁频移不确定度等数据进行了大幅度优化，从而使光钟的综合系统不确定度达到9.2×10-19，相当于300亿年的误差不超过1秒，成为满足“秒”重新定义要求的高精度光钟之一。
研究人员介绍，光钟的稳定度与不确定度均突破10-19量级后，将开启一系列重要的前沿应用，例如，实现毫米级重力位与高度精密测量，可用于监测地壳形变、地下水位变化、火山活动预警及高精度大地水准面更新，支持灾害防控与资源勘探；提供暗物质探测的新方法，可捕捉暗物质引起的瞬态低频信号，有望超越传统粒子实验平台。
研究人员表示，这一精度水平已显著超过国际计量界对“秒”重新定义的门槛要求，稳定度与不确定度性能可直接为我国在未来“秒”的重新定义中贡献关键技术并实现主导，标志着我国在时间精密测量领域的研究水平已跻身国际最前列。
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