【人民日報】105億年偏差不到1秒，中國首次！

　　日前，國際計量局官網更新了國際“秒”定義候選躍遷頻率的推薦值，中國科學院精密測量院高克林團隊研發的鈣離子光頻標的測量結果成功入選。這是中國第一次推動一種新的元素躍遷頻率正式列名下一個“秒”定義候選。中國團隊在精準計時領域跑出了一條新賽道。

　　據悉，按照2015年國際計量局國際時間頻率咨詢委員會（CCTF）給出的修改“秒”定義路線圖，2026年前后國際計量局將基于光頻標測量結果，對“秒”的定義進行一次重新修訂。屆時，中國團隊研發的鈣離子光頻標將和國際上的其他光頻標同臺競爭。

　　目前，“秒”的嚴格定義是1967年國際計量大會基于銫原子躍遷頻率而做出的：1秒等于銫133原子基態兩個超精細能級之間躍遷對應輻射的9192631770個周期（原子微波秒）。

　　本世紀初，冷原子和激光技術快速發展，光頻標（一種高精度測量原子躍遷頻率的科學儀器）的測量精度不斷提高，用光頻來測量原子遷躍比微波要高出4-5個數量級。2017年第21屆CCTF會議就提出，下一步“秒”的定義將基于光頻標測量的原子躍遷頻率，且精度（不確定度）應達到E-18量級（等效于約100億年偏差不到1秒）。

　　世界各國都希望自己研發的光頻標測量結果能成為下一個“秒”定義的候選標準。截至目前，美、日、德等國相繼開發了鍶原子、鐿原子、鋁離子、鐿離子的光頻標，精度都達到了E-18量級，入選“秒”定義的候選光頻標體系。

　　在從事囚禁離子物理研究多年后，2000年，高克林團隊開始了鈣離子光頻標的研究。2005年，實現了單個鈣離子的囚禁和冷卻；2011年，研制出了國內首臺1300萬年偏差1秒的鈣離子光頻標；2016年將精度提升至2億年偏差1秒；2019年，這個精度提升至近10億年偏差1秒；2022年4月，他們又研制出105億年偏差1秒的鈣離子光頻標，精度達到3E-18，這也是世界上首次實現液氮低溫光頻標。

　　2020年，高克林團隊實現鈣離子光頻標在系統集成化、可靠和高精度運行等關鍵技術上的突破，研制成功一臺可搬運鈣離子光鐘，精度達24億年偏差1秒，實現了武漢至北京的千公里級車載搬運，由此開展高精度光鐘的應用。

　　此前，國際計量局于2012年、2015年、2017年三次采納了中國團隊E-15量級的測量結果；可搬運光鐘在北京實現本地基準鐘的溯源測量，將鈣離子光頻測量精度推進到E-16量級。如今，國際計量局第四次采納了中國結果，并將鈣離子光頻標的測量結果新增為國際秒定義候選。由此，在國際時間計量領域增加了中國權重。

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