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锚点:“秒”的定义,或将被中国科学家改写? | 袁岚峰
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陈宇翱:这个是我们光钟实验室,我们现在计划把光钟做到天上。光钟是什么呢?我们目前秒的定义是定义在铯原子的微波跃迁上,一九六几年就开始这么定义了,但是这个微波光钟的精度只有十的负十六次方,通过十几年的时间积累才进到了十的负十七(次方)。但目前随着技术的发展,从(上世纪)八十年代开始大家就研究光的跃迁,它本身的品质因子就比那个高了几个数量级。所以现在光钟技术的稳定度已经到了大概九乘十的负十九(次方),意味着什么,大爆炸的时候如果有这么一个钟到现在时间差大概小于零点五秒。
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陈宇翱:地面稳定度研究之后,有个问题是什么,就是我在实验室里面可以把这个钟做得很稳,我们有了时间信号之后一定要把它传出去,但你传出去了你就发现,比如说潮汐的噪声、比如说海浪,包括大气的流动所带来的噪声、包括地面的高度差、海平面高度差一厘米,重力加速度不同所造成的误差就是大概十的负十八量级,所以大家一个公认的路径就是把钟放到天上去,就是要远离不光是地球,包括月亮、包括木星,木星质量不是很大吗,离开这些噪声的影响之后,我在一个引力比较平坦的区域,这个钟就可以作为一个“钟爸爸”,通过它来把其它的钟全都比较起来,那就可以实现把地球上所有的钟都能达到这个精度。
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因为现在比如说,包括美国的NIST(美国国家标准与技术研究院),然后日本那边,包括德国的PTB(德国联邦物理技术研究院)都做到了小数负十八,甚至像我们有负十九的,但是它们互相之间的比较都只有负十七,一比就报不出来了,但是我们秒定义一个前提条件就是说,要把不同的实验室的钟也要比到负十八以下,所以我们这边现在用的是锶原子的钟。我们最近跟武汉那边的镱原子的钟……
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袁岚峰:精密测量院(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)。
陈宇翱:已经初步做了一些远距离的比较,那个稳定性也已经定到负十八了,还是一个比较好的结果。
当今最神奇的科技是什么?许多人会想到“遇事不决,量子力学”。任何理解不了的东西,似乎都可以推给量子。
事实上,近年来大家在媒体上经常看到量子科技的各种进展:量子通信,量子计算,量子模拟,量子精密测量,量子中继,量子互联网……其中的术语也越来越神奇,如“利用墨子号实现地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输”“实现万秒稳定度和不确定度均优于5 × 10^-18的锶原子光晶格钟”“构建求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器”……这些说的是啥?
我的同事和朋友、中国科学技术大学物理学院执行院长陈宇翱教授是潘建伟院士在科大的第一个学生,他参与了上面所有这些工作。如果想了解量子信息是干什么的,找他最合适了。今天,我们就来访问陈宇翱老师。
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科学家对话科学家,《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话陈宇翱教授,东方卫视2025年10月29日周三22:00播出。25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站(http://t.cn/AXbsEzoc)、app以及视频号,本片为精彩片段之一:秒”的定义,或将被中国科学家改写?
■ 锚点节目在哔哩哔哩上线了!
2025年1月1日,我和上海广播电视台合作的科学家对话节目《锚点》在东方卫视开播,每周三22:00播出。经常有朋友问全片回放在哪里看,以前唯一可看的地方是上海广播电视台的“看看新闻”网站,在其中搜“锚点”就可以看到。从11月5日开始,锚点节目在哔哩哔哩上线了!欢迎大家关注新开的“东方卫视锚点”账号,欢迎大家在B站观看锚点全片,在“东方卫视锚点”账号或者我的账号“袁岚峰”或者B站纪录片频道都可以看到。真科学,真对话,欢迎大家来到锚点!
11月5日播出的第一集,是当天东方卫视播出的访问中国科学院自动化研究所何晖光研究员《大模型究竟能不能理解概念?》:
http://t.cn/AXAn1Zy0
11月7日播出的第二集,是1月1日东方卫视播出的访问香港科技大学首席副校长、英国工程院院士郭毅可教授《如果大模型是答案,那么问题是什么?》:
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11月13日播出的第三集,是当天东方卫视播出的访问中国科学院院士、浙江大学医药学部学术委员会主任段树民教授《本能可以调控吗?》:
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11月15日播出的第四集,是1月8日东方卫视播出的访问中国科学院院士、浙中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心主任袁钧瑛研究员《未知死,焉知生?》:
http://t.cn/AX2dHbx8
11月19日播出的第五集,是当天东方卫视播出的访问北京科学智能研究院理事长、深势科技创始人兼首席科学家张林峰博士《AI for Science,源自中国,引领世界》:
http://t.cn/AXLGyyiM
11月21日播出的第六集,是1月15日东方卫视播出的访问中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长龚克教授《“新一代人工智能”路在何方?》:
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11月26日播出的第七集,是5月28日东方卫视播出的访问中国科学院上海天文台讲席教授葛健《地球2.0,中国能率先找到吗?》:
http://t.cn/AXy7SLse
11月28日播出的第八集,是11月26日东方卫视播出的访问中国科学院院士、南京大学地球科学与工程学院沈树忠教授《一颗金钉子,如何钉住地球记忆?》:
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12月3日播出的第九集,是当天东方卫视播出的访问沈树忠院士《地球正处于第六次生物大灭绝吗?》:
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12月5日播出的第十集,是1月22日东方卫视播出的访问上海交通大学自动化系王贺升教授《我们为什么需要人形的机器人?》:
http://t.cn/AXy0gtcT
12月10日播出的第11集,是当天东方卫视播出的访问复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰教授《读心术?不,应该叫读脑术》:
http://t.cn/AXykx2Rr
12月12日播出的第12集,是2月5日东方卫视播出的访问中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究(上海)设施主任吴家睿研究员《蛋白质结构研究,是结束还是开始?》:
http://t.cn/AXUwo9QD
12月17日播出的第13集,是当天东方卫视播出的访问冯建峰教授《你的数字孪生脑,能告诉你什么?》:
http://t.cn/AXykx2Rr
12月19日播出的第14集,是2月19日东方卫视播出的访问脑虎科技创始人陶虎博士《脑机接口,中国后来居上?》:
http://t.cn/AX4clOcG
12月24日播出的第15集,是当天东方卫视播出的访问2002年诺贝尔化学奖获得者、上海科技大学特聘教授库尔特·维特里希《看清生命的构造 下一步是什么?》:
http://t.cn/AX4pErlc
12月26日播出的第16集,是2月26日东方卫视播出的访问中国科学院院士、同济大学生命科学与技术学院院长高绍荣教授《逆天改命,从细胞开始》:
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