中科大上海研究院墨子沙龙 26-03-06 13:43
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【300亿年误差不超过一秒!中国科大实现锶原子光晶格钟新突破】#潘建伟委员谈加快量子科技成果转化# 近期,中国科学技术大学潘建伟、戴汉宁、陈宇翱、彭承志等在光钟研制方面取得里程碑式进展,成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面突破10⁻¹⁹量级,相当于约300亿年的误差不超过1秒。这一成果标志着我国在时间精密测量领域的研究水平已跻身国际最前列。

在稳定度性能方面,研究团队设计并构建了一套精密的双钟比对系统,该系统包含两个完全独立的锶原子光晶格钟:一个是经过细致优化的高性能参考钟(Sr1),另一个是集成了两套紧凑型原子系统的零死时间钟(Sr3)。零死时间钟通过高精度时序同步与交替Ramsey光谱探测,使得合成后的灵敏度函数在整个周期内几乎恒为1,从而实现了对本地振荡器频率的连续检测,显著抑制了迪克效应。通过两台独立锶光钟的直接拍频比对,验证了2万秒积分时间内的长期稳定度优于2.9×10⁻¹⁹。相关成果于2025年12月发表于国际知名物理学期刊《物理评论快报》,被审稿人评价为“实现了前所未有的10⁻¹⁹稳定度”。

在不确定度方面,研究团队针对制约锶光钟(Sr1)精度的核心系统效应展开了攻关。团队通过建立经原位验证的空间分辨有限元模型,结合17个高精度温度探测器的实时监测,将黑体辐射频移不确定度降至 6.3×10⁻¹⁹;采用晶格腔设计扩大光束腰斑,同时优化原子温度,显著抑制原子碰撞导致的密度频移,其不确定度被压制至10⁻²⁰量级;通过测量锶原子极化率等物理参量,将晶格光频移不确定度降低至6.3×10⁻¹⁹;通过精密表征磁不敏感跃迁的二阶塞曼系数,将磁频移不确定度控制在10⁻¹⁹水平。这些优化使Sr1钟的综合系统不确定度达到 9.2×10⁻¹⁹,相当于约300亿年的误差不超过1秒,成为满足国际单位制秒重新定义要求的高精度光钟之一。相关成果于3月5日发表于国际计量领域核心期刊《计量学》(Metrologia)。#量子力学##量子#

发布于 上海