中国科学技术大学潘建伟团队联合多家单位，基于光梳技术成功实现自由空间中相距113公里的时频传递，精度达到10的负19次方水平，满足了目前最高精度光钟的需求。这是国际上首次实现的百公里级的自由空间高精度时间频率传递实验，时间传递稳定度达到飞秒量级，有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性，向建立广域光频标网络迈出重要一步。10月5日，该成果在线发表于《自然》杂志。

百公里高精度时频传递实验示意图

当前我们所用的“秒”的定义在1967年被确定，其由铯原子钟定义，能做到1亿年误差仅有1秒。近年来，原子钟逐渐升级为光波段原子钟，其稳定度可达千亿亿分之一，即在整个宇宙年龄的时间尺度上，误差还不到1秒。这有望形成新一代的时间频率标准——光频标，将在精密导航定位、全球授时、广域量子通信、物理学基本原理检验等领域发挥重要作用。

精确的计时不应局限于实验室，还要飞入寻常百姓家，因此不仅要有最精确的原子钟，还要有与之精度相匹配的时频传递技术。一种神奇的激光——光学频率梳（光梳）的出现，让人们测量频率和时间间隔更精确、更容易。基于光梳和相干探测的自由空间时频传递技术，是高精度时频传递的发展趋势，但此前，自由空间中的光频传输技术只能实现10公里量级的传输距离。

中科大科研团队向这一难题发起挑战。他们研制出高功率、高稳定度光梳，以及高稳定性、高效率的光收发望远镜系统，采用线性光学采样的干涉测量方式，实现高精度的时间测量。经过一系列技术攻关，最终基于双飞秒光梳和线性光学采样，在相隔113公里的新疆南山天文台和高崖子天文台之间，实现了万秒10的负19次方量级稳定度的时频传递。

审稿人对该工作给予了高度评价：“该工作是星地自由空间远距离光学时间频率传递领域的一项重大突破，将对暗物质探测、物理学基本常数检验、相对论检验等基础物理学研究产生重要影响。”

我们为什么需要如此精确的计时？科研团队解释道，精确的测量有望带给我们对世界的全新认识。秒是七大基本物理量之一，时间的精确测量和传递，将使人们能对相对论原理、各种引力理论、暗物质模型等等基础物理进行实验检验。测量结果的微小不同，带来的却可能是时空观念的转变。时间的精确测量也可以让我们的生活更便利，在大地测量、地质勘探、雷达探测等涉及社会民生的领域，精确的时间都将发挥重要作用。

北京日报客户端|记者 刘苏雅  2022-10-06

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