一支平均年龄不到30岁的团队，如何攻克“核光钟”核心瓶颈？

时间，是人类丈量世界最基础的维度。如今，在清华大学物理系的一间实验室里，一束看不见的光，或将彻底改变未来人类计时乃至感知世界的方式。

这束光的诞生，源于一个平均年龄不到30岁的年轻团队。他们另辟蹊径，成功研制出148纳米连续波超窄线宽激光光源，首次将超稳激光技术拓展至真空紫外波段，攻克了“核光钟”研制中最后一个核心瓶颈。这一成果于2026年2月12日发表于《自然》杂志。其背后，离不开北京新型研发机构的政策支持。

另辟蹊径，更高精度计时光钟有望走出实验室

要理解这项成果的意义，首先要了解什么是“核光钟”。

目前最精确的原子光钟，精度已达10-19。可以理解为，测量地球到太阳往返30次的距离，误差不超过一根头发丝直径的1%。如此极致精密的原子光钟，要在超高真空、激光冷却的复杂实验室环境中才能维持“超能力”。

清华大学副教授、北京量子信息科学研究院研究员丁世谦解释说，原子光钟基于电子跃迁，电子质量很轻，像一片羽毛，周围任何一点风吹草动都会影响它。由于对外界电磁干扰极其敏感，原子光钟难以走出实验室。

而核光钟基于原子核跃迁，“原子核自身质量大得多，尺寸也小很多”，就像一块坚硬的石头，非常稳定。它不仅有望实现更高精度，更关键的是，有望制造出便携、坚固的固体光钟，解决原子光钟无法在实验室外应用的痛点。核光钟的理论构想虽提出数十年，但一直停留在纸面，核心瓶颈之一在于缺乏148纳米连续波激光。为此，美国国防高级研究计划局（DARPA）于2025年启动SUNSPOT计划，面向148纳米连续波光源开展专项攻关。

面对这个国际公认的难题，丁世谦团队没有走主流技术路线，而是大胆选择了上世纪70年代提出但主要应用于研制脉冲激光的“四波混频”技术。这条路几乎是“无人区”——理论似乎可行，但没人知道是否能真的做出来，做出来之后单色性（即频率纯净度）好不好。

一切从零开始。想法产生于2022年，实验上的突破则出现在2025年1月25日。当晚，那束梦寐以求的波长148纳米的连续波激光，终于在探测器上闪现出信号。后续验证发现，这束激光的单色性极佳，其频率准确度甚至远超预期。

丁世谦团队平均年龄不到30岁，却解决了这个国际同行公认的难题。在鼓励青年“早担当、挑大梁”的环境里，年轻的大脑在最前沿的“无人区”里大胆探索。这也代表了北京量子院和清华大学等单位在合作中探索的一种突破性的科研人才培养模式。

新型研发机构，为“冒险”护航

这项突破的背后，离不开北京量子院作为北京新型研发机构的体制优势。

与传统科研单位相比，北京量子院拥有更灵活的机制和决策流程。丁世谦坦言，自己回国后在清华大学物理系是唯一一个没有拿到国家级“人才头衔”的助理教授，这意味着他能申请到的常规经费非常有限。

“做实验需要经费、需要人、需要设备，对我这样的年轻课题负责人来说，每一项都是巨大的挑战。”丁世谦说，北京量子院院长薛其坤、向涛，执行院长常凯等都是有丰富一线经验的顶尖科学家，他们一听就明白这个方向的重要性，决策非常果断。

当团队在2025年1月刚看到激光的初步迹象时，便立刻联系了北京量子院，量子院随即给予了及时而有力的支持。为了压窄激光线宽，团队需要一台价值近百万元的“光腔”装置。对于年轻团队来说，这是一笔巨款。正是量子院的支持，让他们得以采购到这台关键设备。

此外，量子院还打破传统高校在用人上的限制，帮助团队招聘工程师、博士后和助理研究员，提供跨学科合作环境，让物理、光学、电子工程等多领域专家能够紧密协作。“北京量子院清楚工程师对实验科学的重要性。科学问题的很多方面可以被分解成工程问题，而有些是我们科研人员不擅长的地方，正需要他们来补齐。这种支持非常具体。”

北京量子院提供的不仅是经费和设备，更是一个鼓励跨学科协作、让年轻人“早担当、挑大梁”的环境。正是在这种灵活、高效的体制支持下，这支平均年龄不到30岁的团队，才能在美国SUNSPOT立项之前，率先在全球点亮了核光钟的“心脏”。

谈及未来，丁世谦认为，核光钟的最后一块拼图已经完成，真正的原子核跃迁量子操控研究才刚刚开始。他们团队的下一个目标是，利用这束激光去观测原子核跃迁的量子特性，比如“薛定谔的猫”式的量子相干态。

新京报记者 张璐

编辑 刘梦婕 校对 杨许丽