為奠定中國在“秒”定義修改中話語權

中國計量院搭建“光鐘絕對頻率測量開放共享平臺”

本報訊 （記者史玉成）當前，修改“秒”定義成為國際計量界的主要議題。最近，中國計量科學研究院（以下簡稱中國計量院）搭建了國內首個“光鐘絕對頻率測量開放共享平臺”，重點支持國內10余家單位近20臺光鐘，實現高水平光鐘絕對頻率量值評估，以奠定中國在“秒”定義修改中的國際話語權。

2019年5月20日，國際單位制SI發生了根本性飛躍，“秒”作為長度、電流等單位復現的基礎物理量，重要性進一步凸顯。因此，國際計量局（BIPM）時間頻率咨詢委員會（CCTF）及國際單位制咨詢委員會（CCU）正在積極推進“秒”定義修改的討論。

目前，銫原子噴泉鐘是“秒”定義的復現裝置。近年來，隨著激光冷卻和飛秒光梳技術的高速發展，光鐘表現出了超過銫原子噴泉鐘2個數量級的潛在優勢。2006年第17次國際時間頻率咨詢委員會（CCTF）會議通過了鍶原子、鍶離子、鐿原子、鐿離子、汞原子、汞離子、鋁離子的光鐘頻率作為國際時間單位“秒”的次級定義。

據了解，“光鐘絕對頻率測量開放共享平臺”依托中國計量院國家秒長基準NIM5和原子時標國家計量基準UTC（NIM），采用兩種獨立技術體系測量光鐘絕對頻率。基于兩個測量結果進行雙盲驗證，最大程度抑制了由測量設備、測量過程、測量條件和數據處理等引入的不確定性，保障了光頻量值溯源的準確與可靠，頻率校準能力最高達E-16量級。該技術指標也是目前國際上光鐘絕對頻率測量的最高水平之一，為我國加快探索光鐘駕馭氫鐘產生下一代時間基準奠定了技術基礎，對于建設我國獨立自主、準確可靠的時間頻率體系意義深遠。

平臺的主要設施及技術指標包括2臺銫原子噴泉基準鐘NIM5和NIM6，其中后者頻率不確定度優于5.8E-16，相當于5400萬年不差1秒；1套原子時標國家計量基準UTC（NIM），時間穩定度0.16ns/5d，達到了同期國際領先水平；多套高穩定性光纖光頻梳裝置，連續鎖定時間達30天以上、梳齒線寬達Hz量級，突破了窄線寬光頻梳技術壁壘。

最近幾年，我國鍶原子（中國計量院、中科院國家授時中心）、鐿原子（華東師范大學、中科院武漢物理與數學研究所）、鈣離子（中科院武漢物理與數學研究所）、鋁離子（中科院武漢物理與數學研究所、華中科技大學）等光鐘研究取得了較大進展，其頻率不確定度已達到10-16~10-17量級，預計很快全面進入10-18量級。

目前，中科院武漢物理與數學研究所2臺鈣離子光鐘、中科院上海光機所和華力創通公司各1臺銣原子噴泉鐘已送至中國計量院昌平實驗基地開展頻率測量與比對。

《中國質量報》