大陸重新對秒定義 突破時間概念

地面附近自由空間的環境複雜,大氣中的各種擾動和湍流、鏈路損耗、環境變化等等因素給自由空間中的長距離時頻傳遞帶來了極大困難。之前,自由空間中的光頻傳輸技術只能實現10公里量級的傳輸距離。

該研究由中國科學技術大學潘建偉院士及其同事張強、姜海峰、彭承志等團隊成員與上海技術物理研究所、新疆天文臺、中科院國家授時中心、濟南量子技術研究院和寧波大學等單位合作,成果於北京時間10月5日晚在國際學術期刊《自然》線上發表。

報導稱,近年來,光鐘的穩定度已進入E-19量級,將形成新一代的時間頻率標準(光頻標),可在精密導航定位、全球授時、廣域量子通信、物理學基本原理檢驗等領域發揮重要作用。

「精確的計時不應侷限於高冷的實驗室,還要『飛入尋常百姓家』。通過高精度的時間頻率傳遞,構建廣域光頻標網路,是光鍾在上述諸多領域發揮作用的前提。」文章第一作者、中國科學技術大學副研究員沈奇說,要有與光鍾精度相匹配的時間傳遞技術,把精準的時間傳播出去。

研究團隊表示,自由空間高精度時間頻率傳遞是建立全球性廣域光頻標網路的重要內容,但此前國際上的相關研究成果信噪比低、傳輸距離近,難以滿足星地鏈路高精度時頻傳遞的需求。

此項研究中,研究團隊實現了瓦級功率輸出的高穩定光頻梳,實現了奈瓦量級的高靈敏度線性光學採樣探測,進一步提升了光傳輸望遠鏡的穩定性和接收效率。基於上述技術突破,研究團隊在新疆烏魯木齊成功實現了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比對的可行性。

時間的精確測量和傳遞,將使人們能夠對相對論原理、各種引力理論、暗物質模型等等基礎物理進行實驗檢驗。

同時這也和我們的生活密切相關,例如,衛星的導航精度與計時精度緊密相關,要想定位更準確,比如精確到毫米以下,就需要更好的計時精度。在大地測量、地質勘探、雷達探測等等涉及社會民生的領域,精確的時間也都將發揮重要作用。