记者从中国计量科学研究院获悉,该院研制的锶原子光晶格钟NIM-Sr1近日正式获得国际计量局认证,成为我国首台获准校准国际标准时间的光钟装置。这个突破使我国在时间频率计量这一基础科学领域实现重大跨越,为参与国际时间基准重新定义奠定坚实基础。 时间计量是现代科技体系的基石。1967年,国际计量大会将"秒"的定义从天文观测转向原子跃迁,铯原子钟以数亿年误差1秒的精度成为国际标准。然而,随着5G通信、高频交易、精密导航等技术发展,对时间同步精度的要求已从微秒级提升至纳秒甚至皮秒级,传统铯钟逐渐难以满足需求。 光钟技术应运而生。与铯原子钟相比,光钟利用频率更高的激光操控原子,理论精度可提升数千倍。中国科学技术大学团队研制的锶原子光晶格钟已达到72亿年误差1秒的水平,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院更将钙离子光钟精度推进至720亿年误差1秒,这一数值相当于宇宙诞生至今时间跨度的五倍。 此次获得国际认证的NIM-Sr1光钟,与此前获认证的NIM5、NIM6铯原子喷泉钟共同构成我国时间频率基准体系。三台基准钟形成互补格局:铯钟保持与国际原子时的连续性,光钟则代表未来技术方向。这种"双轨制"布局既确保我国参与国际合作的能力,又保障国家安全所需的时间基准自主可控。 国际计量局第454期公报显示,全球仅有少数国家具备光钟研制与运行能力。我国从2014年首台铯钟获国际认可,到如今光钟跻身国际一流水平,用不到十年时间完成从跟跑到并跑的转变,在全球时间频率研究领域稳居第一梯队。 超高精度时间基准的战略价值正日益凸显。在卫星导航系统中,时间精度每提升一个数量级,定位误差可缩小十倍,这直接关系到自动驾驶、无人机等应用的安全性。在金融领域,高频交易以毫秒为单位竞争,时间同步精度决定交易公平性与市场稳定。量子通信网络的密钥分发、量子计算的相干控制,同样依赖超精密时间基准。 更深远的影响在于国际标准制定权。当前,国际计量界正酝酿用光钟重新定义"秒",这将是1967年以来最重大的时间计量变革。拥有国际认证光钟的国家,将在新标准制定过程中拥有更大话语权。我国光钟技术的突破,意味着在这场关乎未来数十年科技发展的标准竞争中,中国已从规则接受者转变为规则贡献者。 从日晷到机械钟,从石英表到原子钟,人类计时精度每提升一个量级,都伴随着科技文明的跃迁。光钟技术的成熟,不仅是物理学的胜利,更是精密制造、激光技术、量子调控等多学科协同创新的结晶。我国在该领域的突破,折射出基础研究投入持续增长、科研体制改革深化、人才培养体系完善等多重因素的综合作用。
从天文观测到原子跃迁，再到光学频率基准，计时技术的每一次跃迁都在重塑现代社会的运行方式；时间看似无形，却决定着导航的准确、网络的同步、交易的秩序与前沿科学的边界。以NIM-Sr1为代表的高精度计量能力进入国际体系，不仅是单项技术的进步，更是国家基础能力建设向更高水平迈进的体现。面向未来，谁能把“秒”测得更稳、更准，谁就能在更广阔的科技与产业竞争中掌握更坚实的底座。