我国光钟实现国际标准时间校准零的突破 中国计量院三台基准钟稳居全球第一梯队

问题——国际标准时间(UTC)是全球通信、导航定位、金融交易与科学实验等关键活动的基准,其准确性依赖于各国守时机构的协作和基准钟的持续校准;目前,国际时间尺度仍以铯原子钟定义的“秒”为核心依据。尽管传统铯钟已达到“几亿年不差一秒”的精度,但随着前沿科学和产业对更高精度、更强稳定性的需求增长,铯钟的提升空间已接近极限,难以满足下一代时间基准的要求。如何将更高性能的光学频率基准纳入国际校准体系,成为全球时间频率领域的关键课题。 原因——光钟以光学跃迁为频率基准,其振荡频率更高、分辨能力更强,稳定度和不确定度上具有天然优势。理论与实验表明,光钟的精度可达“几十亿年到上百亿年不差一秒”,被视为未来重新定义“秒”的关键技术方向。此次中国计量院的锶原子光晶格钟NIM-Sr1获准参与国际标准时间校准,表明其关键指标和长期运行能力通过国际时间频率咨询委员会审核,并由国际计量局正式公布数据。这不仅标志着我国在光钟核心技术、系统工程和比对溯源能力上的突破,也反映了国际时间频率体系正逐步接纳新一代基准钟。 影响——一上,这是我国光钟首次进入国际标准时间校准链条,填补了国内空白,提升了我国国际原子时合作中的贡献和话语权。另一上,NIM-Sr1与新型铯原子喷泉钟NIM6同期获准参与校准,加上此前已投入使用的NIM5,我国参与国际校准的基准钟实现了从单一支撑到多基准协同的升级,增强了连续运行和交叉验证能力。多源基准的互校互证可降低单台设备的误差影响,提高我国对外提供校准数据的稳定性和可信度,同时为国际时间尺度的精度提升提供高质量数据支持。 对策——为应对国际标准时间校准及未来“秒”定义的演进,需推进以下工作:一是完善光钟的长期运行机制和质量控制流程,确保在国际合作中稳定输出校准能力;二是加强光钟与微波基准钟的联合运行和算法融合,提升多频段、跨技术路线的时间尺度构建能力;三是加快高精度时间频率传递与比对基础设施建设,提高跨地域比对效率和不确定度控制水平;四是攻关关键元器件、系统集成和环境控制等技术,推动高端计量装备的自主可控和工程化应用。 前景——全球范围内,光钟进入国际标准时间校准体系标志着时间频率基准正从微波向光学过渡。随着更多高性能光钟实现稳定运行并完成国际比对,未来重新定义“秒”的条件将更成熟,国际时间尺度的准确性和可靠性有望更提升。对我国而言,光钟进入国际校准序列不仅是科学突破,还将推动量子科技、精密测量、深空探测、下一代通信和高端制造等领域的发展。在特殊情况下,多基准钟体系可独立支撑中国标准时间的校准与发布,为国家关键基础设施和产业发展提供更可靠的时间频率保障。

从追赶者到引领者,中国时频科技的崛起展现了基础研究的战略价值;在全球重新定义“1秒”物理内涵的过程中,这项看似微观的突破实则衡量着一个国家的创新能力。在时空计量的无形竞技场上,精准的刻度终将转化为高质量发展的强大动力。