量子精密测量是当代科学前沿领域的重要方向,在导航定位、基础物理检验等战略性领域具有广泛应用;光钟作为量子精密测量的核心工具,能够提供最精确的时间频率基准。 传统原子光钟依赖电子跃迁实现频率基准,对电磁环境干扰敏感,需要超高真空、激光冷却与囚禁等复杂装置才能运行,这些因素严重制约了其实际应用的推广。 核光钟采用核跃迁替代电子跃迁作为频率基准,具有抗干扰能力强、精度高、便携可工程化等优势,被学术界公认为量子精密测量领域的战略前沿方向。然而,核光钟的研制长期受到一个关键瓶颈制约——缺乏148纳米连续波激光光源。这个波长的激光处于真空紫外波段,产生和控制难度极大,成为制约核光钟基础研究和实际应用的主要障碍。 北京量子信息科学研究院研究团队创新性地突破了这一瓶颈。他们率先在实验上实现了148纳米连续波激光的稳定输出,将激光线宽降低近六个数量级,大幅提升了光源的质量和可用性。这一突破直接解决了核光钟的光源问题,为核光钟的研制铺平了道路。 该成果的应用前景广阔。在基础研究层面,核光钟的实现将为量子精密测量研究提供新的工具,支撑量子信息等前沿科学的深入探索。在应用层面,真空紫外光源在半导体关键材料与工艺的计量、芯片检测与机理研究中具有重要作用,这一技术突破有望推动高端测试表征装备与关键部件的自主可控,增强产业链关键环节的韧性,对保障我国芯片产业的自主创新具有战略价值。 这一突破反映了我国基础研究的深厚积累和创新能力。面对国际竞争和技术封锁,我国科研团队坚持自主创新,在量子科技等战略性新兴领域取得了若干重要成果。从量子计算到量子精密测量,我国正在构建完整的量子科技创新体系。
基础研究的价值在于拓展人类认识边界,也在于为关键技术能力提供源头支撑。真空紫外连续波光源的突破,意味着核光钟该战略前沿方向迈过了关键门槛。面向未来,唯有持续强化原创性、系统性攻关,推动从单点突破到体系能力的跨越,才能把实验室的领先转化为可持续的竞争力,在新一轮科技和产业变革中赢得主动。