金磊 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

家人们，你以为的谁人“一秒钟”，大概不再是你以为的你以为了。

之以是这么说，是由于中国科学技能大学潘建伟团队完成了一项“国际初次”的研究：

实现百公里自由空间时频转达。

而且这项研究已经在Nature上发表。

根据实行效果来看，研究有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性，向创建广域光频标网络迈出紧张一步。

对此，中国科学技能大学张强传授体现：

未来假如放在卫星上能做洲际的时间比对，我们就可以实现新一代的“秒”界说。

为什么“秒”要被重新界说了？

咱们如今常常提到的时间概念“秒”，是自1976年以来，不绝由铯-33原子钟来界说的。

原子钟最初是英国物理学家Louis Esseb创造，它的工作原理是盘算原子中的电子自旋的翻转频率。

而在1976年这一年，科学家们通过铯-133原子在微波频率下的跳动，重新界说了这个时间根本单位：

1秒 = 铯原子的电子自旋翻转9192631770次的连续时间。

固然说这种方式已经够正确了，但科学家们好像却不满足于此。

制止现在，天然范畴中对时间的丈量精度已经步入10-19的量级。

这种量级普通点来讲，就是百亿年期间偏差不会高出1秒。

而且时间是现在七大根本物理量中丈量最正确的那一个。

但单有最正确的计时照旧不敷的，由于它还必要“配套”一个与之精度相匹配的时间转达技能。

二者的紧张性可以说是画等号的。

但地面附近自由空间的环境复杂，大气中的各种扰动、湍流、链路消耗、环境厘革等因素，给自由空间长间隔时频转达带来了极大困难。

此前，自由空间中的光频传输技能只能实现10公里量级的传输。

而潘建伟团队要攻克的正是这一困难：

在光源方面，研制出高功率、高稳固度光输。

在光信号收发信道方面，研制出高稳固性、高服从的光收发望远镜体系。

还接纳线性光学采样的干涉丈量方式，实现了高精度的时间丈量。

终极，潘建伟团队在相隔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10-19量级稳固度的时频转达。

据张强先容：

把我们非常精密的这种时间信号，通过这个望远镜打到这个100公里以外的别的一个望远镜。

那里的话，然后我的这个信号被那里的一个同样的一个望远镜吸取，吸取了之后他们举行一些比力精密的时间探测。

同时那里也会打一个同样的一个精密的光源信号也打过来，在这边也做一个同样的一个精密探测，然后双方的信号再做一个对准，做一个校正。

据相识，该实行在云云自由空间时频转达过程中：

时间转达万秒稳固度到达飞秒量级，频率转达万秒稳固度优于4E-19，体系相对毛病为6.3E-20±3.4E-19，体系可容忍最大链路消耗高达89dB，远高于中高轨星地链路消耗的典范预期值（约78dB）。

而国际计量构造筹划2026年讨论“秒”界说的变动，也正因这项研究结果的实现，张强以为：

假如可以或许实现洲际的比对的话，那么我们就可以实现新一代的这个“秒”界说。

与一样平常生存相干

那么接下来的一个题目便是，这项研究结果会带来哪些影响？

引用Nature审稿人的评价就是：

该工作是星地自由空间远间隔光学时间频率转达范畴的一项巨大突破，将对暗物质探测、物理学根本常数查验、相对论查验等根本物理学研究产生紧张影响。

但除此之外，着实这项研究也与人们的一样平常生存痛痒相干。

比方卫星的导航精度与计时精度精密相干，如果渴望定位更加正确（毫米以下），就必要更好的计时精度。

在大地丈量、地质勘探、雷达探测等涉及社会民生的范畴，正确的时间也都将发挥紧张的作用。

那么对于未来新“秒”的界说，你等候了吗？

参考链接：

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-05228-5

[2]https://weibo.com/2032139271/Mb1zivEhA?type=comment

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/MCbQ6UJFNflzF0VmrtPw4Q

[4]https://tv.cctv.com/2022/10/06/VIDEYEjxB0UTcY85WichtWvz221006.shtml?spm=C45404.PCHhhgX3efBE.Ev0XVtu8CoWN.224

[5]https://ishare.ifeng.com/c/s/v002EZ3vLgfck1LPf29qCKM51b4D1bqKqLDSTFiDq8nGUgw__