我国锶原子光晶格钟首获国际标准时间校准资格 时间计量领域实现历史性突破

问题——更高精度的国际统一时间需求持续增强。国际标准时间由全球多家守时机构共同生成,依托长期稳定运行的基准原子钟进行校准,是卫星导航、通信网络、金融交易、科学实验和国家安全等领域的“时间底座”。随着深空探测、量子信息、超高速通信和大规模电力系统等应用加速发展,时间频率基准精度与稳定度上的更提升,正在成为国际计量科技竞争的重要方向之一。 原因——光钟性能跃升推动国际计时体系加速迭代。长期以来,“秒”的实现主要依靠铯原子钟,其长期稳定性已达到很高水平。相比之下,以锶、镱等原子为代表的光学跃迁频率更高,结合激光冷却、光晶格俘获和超稳激光等关键技术,光钟可实现更低的不确定度和更优的稳定度,为提升国际标准时间的准确性提供了新路径。此次NIM-Sr1校准数据被国际计量局在第454期国际时间频率公报中发布,意味着该装置在性能评估、数据处理、溯源链条和长期运行可靠性诸上通过了国际同行审查,具备参与国际时间体系贡献的资格。 影响——我国在国际时间频率基准领域由“参与”向“贡献”再进一步。光钟进入国际标准时间校准链条,首先反映了国际计时体系对我国高水平基准能力的认可,有助于提升我国在涉及的国际规则、技术路线和评估体系中的影响力。其次,光钟与铯基准的协同将增强我国对国际时间频率比对的支撑能力,提高国家时间频率基准体系的稳健性与抗风险能力。值得关注的是,同步通过审核的新型铯原子喷泉钟NIM6不确定度达到国际领先水平,显示我国在“现行秒实现”和“面向新秒的光学基准”两条技术路线同步推进,已具备多类型基准相互验证、交叉约束的综合能力。总体来看,我国参与国际标准时间校准正从以单一基准装置为主,转向多基准协同支撑,为长期稳定贡献国际时间奠定更扎实基础。 对策——以系统化能力建设巩固优势、拓展应用。一是持续提升光钟长期运行能力与可重复性,完善数据连续性、故障诊断和不确定度评定体系,确保在国际联合计时中稳定贡献。二是加强光钟与现有铯喷泉钟等基准的比对与联合评估,通过多基准互检提升国家时间尺度的可靠性。三是加快高精度时间传递与比对技术布局,包括光纤时间频率传递、卫星双向时间传递等关键能力建设,为更高精度国际比对提供支撑。四是推动时间频率成果面向产业落地,在卫星导航增强、5G/6G同步、超大规模数据中心、精密测绘与地球科学等领域形成可验证、可复制的应用方案,促进计量能力与产业需求衔接。 前景——面向“秒”可能的重新定义,竞争窗口正在打开。国际计量界普遍认为,光钟将成为未来重新定义“秒”的重要候选技术路线之一。谁能提供更多可追溯、可比对、可长期运行的高质量光钟数据,谁就更可能在新一代国际计时规则和技术标准中占据主动。NIM-Sr1正式进入国际标准时间校准体系,既是我国光钟能力从实验室走向国际运行链条的重要节点,也表明我国参与新一代时间计量变革具备更坚实的现实基础。下一阶段,随着光钟网络化、工程化和应用化水平提升,国际标准时间的精度有望进一步提高,时间频率基础设施也将成为国家科技与产业竞争力的重要支点。

时间是人类认识世界与组织社会运行的基础度量。从铯原子钟到光钟,每一次计时精度的提升,背后都是对自然规律理解推进。中国光钟首次进入国际标准时间校准体系,不仅表明了关键技术与工程能力的突破,也反映出基础研究长期积累的成果。在全球科技竞争加速的背景下,这个进展再次说明:基础研究的价值往往需要时间检验,而持续稳定的投入,仍是一个国家实现科技自立自强的重要支撑。