近日，记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟及其同事张强、姜海峰、彭承志等与上海技物所、新疆天文台等单位合作，首次在国际上实现百公里级的自由空间高精度时间频率传递实验。此项科研突破，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。

高精度的“时间传递”对于保证时间精确性很重要

时间，是科学领域七大基本物理量之一，在人类历史上，时间的精度不断被提高。例如，古时候，人们曾利用阳光下的投影、漏壶稳定的滴水等呈现周期性变化性质的现象，制作出日晷、水钟，来作为衡量时间的标准。而如今，人们已开发出了“光学原子钟”，使时间的测量精度达到千亿亿分之一，即10的负19次方量级，即在整个宇宙年龄的时间尺度上，误差还不到1秒。

精确的计时不应局限于“高冷”的实验室，还要“飞入寻常百姓家”。因此，仅有最精确的原子钟还不够，还要有与之精度相匹配的时间传递技术。准确、稳定的时间基准和高精度的时频传递，两者同样重要。

什么叫“时间传递”？例如，当我们想知道现在的时间时，不是跑到实验室里去看“光学原子钟”，而是看一下电脑或手机上的钟表，这其中就涉及到了时间的传递。因为电脑中有一个内置的计时钟表，而为了校正不断积累产生的计时误差，每隔一段时间，通过网络连接，它会和标准“北京时间”进行比对和同步。（标准“北京时间”正是基于国家授时中心的原子钟时间。）

当前，人们常用的时频传递方式有微波和光纤，但都有各自的短板。例如，利用光纤，已经能实现精度很高的时间传递，可以满足最精确光钟的要求，但光纤有局限性，比如一些偏远地区还没有铺设光纤，也无法满足海上导航和定位的需要。另外，要实现全球性的时频传递网络，也需要在自由空间传输的技术，例如微波传输技术，但利用微波，又无法满足光钟时间精度的传递需要。

时间的精确测量和传递有望带给我们对世界的全新认识

光给予了人类精度10的负19次方量级的时间标准，如何实现精度10的负19次方量级的时间传递呢？科学家们同样“求助”于光。

此次实验中，研究人员通过发展大功率低噪声光梳、高灵敏度高精度线性采样、高稳定高效率光传输等技术，在相隔113公里的新疆南山天文台和高崖子天文台之间成功实现了113公里自由空间时频传递，精度达到10的负19次方量级水平，满足了目前最高精度光钟的需求，时间传递万秒稳定度达到飞秒量级，频率传递万秒稳定度优于4E-19（相当于时钟在约一千亿年内的误差不超过1秒）。这一实验结果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。该成果于北京时间2022年10月5日23时在线发表于国际学术期刊《自然》杂志。

总而言之，此次重大突破，将能让时间更精确。而时间的精确测量和传递，将有望带给我们对世界的全新认识。就像《自然》审稿人对该工作的高度评价称：“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。”

同时，这份精确也可以让我们的生活更便利。例如，卫星的导航精度与计时精度紧密相关，我们的生活早已离不开导航和定位，要想定位更准确，比如精确到米以下，就需要更好的计时精度。在大地测量、地质勘探、雷达探测等涉及社会民生的领域，精确的时间也都将发挥重要作用。

《江淮晨报》 (2022-10-10 第A05版)

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