问题——国际标准时间精度提升需求日益迫切,“秒”的定义面临更新契机。国际标准时间由全球多家守时机构共同生成,依赖高性能基准原子钟校准。长期以来,铯原子钟是定义“秒”的基础,但随着深空探测、卫星导航、超高速通信、基础物理研究及量子技术的发展,对时间频率基准的稳定性和准确性提出了更高要求。提升计时基准性能,确保国家标准时间的独立性,成为时间频率领域的核心课题。 原因——技术积累与国际合作推动我国光钟取得突破。中国计量科学研究院研制的锶原子光晶格钟NIM-Sr1近日获准校准国际标准时间,涉及的数据已在国际计量局公报中发布。这表明该光钟通过了国际专家组的技术评估,具备了参与国际原子时合作的资格。 光钟以光频跃迁为基准,相比微波频段的铯原子钟具有更高频率和潜在稳定度,是未来高精度计时的重要方向。我国光钟进入国际溯源体系,标志着关键器件、激光操控和系统评估能力的全面提升,也反映了我国在国际计量合作中的长期投入。 此外,中国计量科学研究院的新型铯原子喷泉钟NIM6也通过国际审核,其不确定度达到国际领先水平。加上此前已投入使用的NIM5铯钟,我国形成了“NIM5+NIM6+NIM-Sr1”的多基准协同体系,为更稳定地贡献国际标准时间奠定了基础。 影响——从“参与”到“支撑”,我国在国际时间体系中的话语权和韧性同步增强。 1. 提升国际影响力:光钟参与校准意味着我国在更高精度计时基准上实现突破,有助于在未来“秒”的重新定义及相关技术讨论中发挥更大作用。 2. 提高时间准确度:铯原子钟目前可实现“几亿年不差一秒”,而光钟有望达到“几十亿年甚至上百亿年不差一秒”,继续提升国际标准时间的长期稳定性。 3. 增强国家标准时间安全性:多台基准钟形成冗余与互校机制,既能稳定参与国际合作,也能在特殊情况下为国家标准时间提供独立校准支持,保障电力、金融、通信、导航等关键领域运行。 4. 支撑前沿技术发展:高精度时间频率是量子测量、量子通信和量子计算的重要基础,基准能力的提升将加速相关技术的应用落地。 对策——从单点突破迈向体系化建设。专家建议下一步重点推进以下工作: 1. 完善国家时间频率基准体系布局,确保光钟、铯钟等长期稳定运行与比对; 2. 加强与国际计量组织的数据交换与合作,提升我国在国际规则制定中的贡献度; 3. 攻关关键器件与工程化技术,推动光钟从实验室设备向可靠、可维护的工程系统转型,拓展其在导航、深空探测和下一代通信中的应用验证。 前景——光钟将成为国际计量体系的核心技术之一。全球范围内,光钟被视为未来重新定义“秒”的主要候选方案。我国光钟进入国际校准体系是参与此变革的重要一步。随着性能提升和更多光钟加入国际合作网络,全球时间尺度生成方式有望迎来新突破。我国的持续投入将为国际计量体系提供更多“中国数据”和“中国方案”,同时为数字经济和高端制造奠定更坚实的计量基础。
从日晷测影到原子计时,人类对时间精度的追求从未停止。中国光钟跻身国际标准时间体系——不仅是科研成就的标志——更是国家科技实力的体现。“中国精度”的突破将为全球科技治理提供新支点,也标志着我国正从技术标准的跟随者成长为规则制定的参与者。这场关于时间的竞赛没有终点,但今天的突破已为未来写下新的篇章。