本報北京10月9日電  （記者吳月輝、徐靖）記者從中國科學(xué)院獲悉：近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊與中科院上海技物所等單位合作，在國際上首次實現(xiàn)百公里級的自由空間高精度時間頻率傳遞實驗，時間傳遞穩(wěn)定度達(dá)到飛秒量級，頻率傳遞萬秒穩(wěn)定度優(yōu)于4E—19（相當(dāng)于時鐘在約1000億年內(nèi)的誤差不超過1秒），可滿足目前最高精度光鐘的時間傳遞要求。該成果于10月5日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

秒是七大基本物理量之一。當(dāng)前，人們所用“秒”的定義在1967年被確定，其由銫原子鐘定義。銫原子鐘的頻率在微波波段，能做到1億年誤差僅有1秒。近年來，科學(xué)家們又開發(fā)了鍶、鐿等新型原子鐘，它們的頻率要更高，在光學(xué)波段，因此被稱作“光學(xué)原子鐘”，簡稱“光鐘”。這有望形成新一代的時間頻率標(biāo)準(zhǔn)——光頻標(biāo)，將在精密導(dǎo)航定位、全球授時、廣域量子通信、物理學(xué)基本原理檢驗等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

精確的計時不應(yīng)局限于實驗室，還要“飛入尋常百姓家”。因此，不僅要有最精確的原子鐘，還要有與之精度相匹配的時間傳遞技術(shù)。目前常用的時頻傳遞方式有微波和光纖，但這兩種方式都有其局限性。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，有一種神奇的激光——光學(xué)頻率梳（光梳），能讓人們測量頻率和時間間隔更精確、更容易。基于光梳和相干探測的自由空間時頻傳遞技術(shù)，是高精度時頻傳遞的發(fā)展趨勢。但此前，自由空間中的光頻傳輸技術(shù)只能實現(xiàn)10公里量級的傳輸距離。

此項研究中，研究團(tuán)隊實現(xiàn)了瓦級功率輸出的高穩(wěn)定光梳，實現(xiàn)了納瓦量級的高靈敏度線性光學(xué)采樣探測，進(jìn)一步提升了光傳輸望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)定性和接收效率。基于上述技術(shù)突破，研究團(tuán)隊在新疆烏魯木齊成功實現(xiàn)了113公里自由空間時頻傳遞，充分驗證了星地鏈路高精度光頻標(biāo)比對的可行性。

《自然》雜志審稿人表示，該研究是星地自由空間遠(yuǎn)距離光學(xué)時間頻率傳遞領(lǐng)域的一項重大突破，將對暗物質(zhì)探測、物理學(xué)基本常數(shù)檢驗、相對論檢驗等基礎(chǔ)物理學(xué)研究產(chǎn)生重要影響。

《 人民日報 》（ 2022年10月10日 14 版）

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