相關成果於近日發表於國際期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)。
據瞭解，光鐘是一種利用光產生時間基準的精密儀器，是迄今人類能夠實現的精度最高的時間計量裝置，在地球測地學、導航定位系統、通訊網絡、城市交通管理等領域，發揮著重要作用。
目前，具有代表性的光頻標體系有原子或離子，光鐘可分為鈣離子光鐘、鋁離子光鐘、鍶原子光鐘、鐿原子光鐘等。
中國科學院精密測量院高克林團隊從事鈣離子光鐘研究近30年，於2022年研制出不確定度為3E-18(E-18表示百億億分之一)、相當於運行105億年偏差不到1秒的鈣離子光鐘。
此次研究在上述成果基礎上，創新性發展液氮低溫技術路線，攻克黑體輻射頻移與離子熱運動(宏運動)精密控制等關鍵技術挑戰，研制出總系統不確定度達到4.4E-19的鈣離子光鐘，將鈣離子光鐘系統不確定度推進至E-19量級，標誌著中國在時間頻率基準領域進入國際第一梯隊水平。
據介紹，光鐘系統不確定度直接決定了未來時間頻率基準的準確性和可靠性。這項成果在基礎研究領域，將提升對基本物理定律檢驗的靈敏度，為探索超越標準模型的新物理提供更精確工具；在計量應用方面，將為基於光鐘重新定義國際單位制“秒”提供堅實技術支撐；在工程應用層面，將為發展下一代重力測量、精密導航定位等技術提供核心頻率基準。