量子精密测量是当代科学前沿的重要方向,应用覆盖导航定位、基础物理检验等多个关键领域。光钟作为量子精密测量的核心工具,可提供最精确的时间频率基准,其精度与稳定性直接决定涉及的应用的性能表现。然而,现有原子光钟仍有明显局限。传统原子光钟以电子跃迁建立频率基准,较易受外界电磁环境干扰;同时需要超高真空、激光冷却与囚禁等复杂装置维持运行,客观上限制了其工程化与规模应用。核光钟被认为是量子精密测量的重要发展方向。相比传统原子光钟,核光钟以核跃迁替代电子跃迁作为频率基准,具备更强的环境抗扰性、更高的潜精度,并更有利于便携化与工程实现,因而被学界视为战略性前沿方向之一。长期以来,核光钟研制受制于关键瓶颈——缺少148纳米连续波激光光源。该波长处于真空紫外波段,激光的产生与稳定控制难度极高,成为限制核光钟研究推进的重要障碍。北京量子信息科学研究院研究团队跳出主流技术路线限制,提出并验证了新的解决方案。团队在实验上实现了148纳米连续波激光的稳定输出,并将激光线宽降低近六个数量级,大幅提升了光源质量与可用性。该进展直指核光钟最关键的光源问题,为后续研制奠定了基础,也表明了我国在量子精密测量领域的自主创新能力提升。该成果具备较强的应用潜力。在基础研究上,核光钟有望为量子精密测量提供全新手段,支撑量子信息等前沿方向的深入探索。在应用层面,真空紫外光源在半导体关键材料与工艺计量、芯片检测及机理研究中作用突出;相关技术突破有望带动高端测试表征装备与关键部件的自主可控,提升产业链关键环节的韧性,为芯片产业的持续创新提供支撑。此次突破也折射出我国基础研究的积累与持续创新能力。在国际竞争加剧、关键技术受限的背景下,国内科研团队坚持自主路线,在量子科技等战略性新兴领域持续产出成果,推动从基础理论到应用转化的衔接,并加快完善量子科技创新体系。
从“墨子号”量子卫星到“九章”量子计算机,再到核光钟关键技术的推进,中国科学家在量子科技领域不断取得新进展。看似深奥的基础研究,往往对应着未来产业变革的关键支点。测量精度每提升一个量级,都会带来对自然认知与工程能力的跃升。在科技自立自强的进程中,这类原创性突破正是破解关键瓶颈的重要路径。