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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)與上海技物所、新疆天文臺(tái)等單位合作，首次在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)百公里級(jí)的自由空間高精度時(shí)間頻率傳遞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有望對(duì)暗物質(zhì)探測(cè)、物理學(xué)基本常數(shù)檢驗(yàn)、相對(duì)論檢驗(yàn)等基礎(chǔ)物理學(xué)研究產(chǎn)生重要影響。該成果于北京時(shí)間10月5日晚在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。

在科學(xué)領(lǐng)域，時(shí)間的測(cè)量精度已經(jīng)步入10的負(fù)19次方量級(jí)，也就是百億年，誤差不到1秒。作為七大基本物理量之一的時(shí)間，是目前測(cè)量最精確的物理量。 有最精確的計(jì)時(shí)，還要有與之精度相匹配的時(shí)間傳遞技術(shù)，兩者同樣重要。

地面附近自由空間的環(huán)境復(fù)雜，大氣中的各種擾動(dòng)和湍流、鏈路損耗、環(huán)境變化等等因素給自由空間中的長(zhǎng)距離時(shí)頻傳遞帶來(lái)了極大困難。之前，自由空間中的光頻傳輸技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)10公里量級(jí)的傳輸距離。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)向這一難題發(fā)起挑戰(zhàn)。在光源方面，研制出高功率高穩(wěn)定度光梳，在光信號(hào)收發(fā)信道方面，研制出高穩(wěn)定性且高效率的光收發(fā)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，另外采用線性光學(xué)采樣的干涉測(cè)量方式實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間測(cè)量。經(jīng)過(guò)一系列技術(shù)攻關(guān)，終于在相隔113公里的新疆南山天文臺(tái)和高崖子天文臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)秒10的負(fù)19次方量級(jí)穩(wěn)定度的時(shí)頻傳遞。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 張強(qiáng)：把我們非常精密的這種時(shí)間信號(hào)，通過(guò)這個(gè)望遠(yuǎn)鏡打到這個(gè)100公里以外的另外一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，那邊的話，然后我的這個(gè)信號(hào)被那邊的一個(gè)同樣的一個(gè)望遠(yuǎn)鏡接收，接收了之后他們進(jìn)行一些比較精密的時(shí)間探測(cè)，然后同時(shí)那邊也會(huì)打一個(gè)同樣的一個(gè)精密的光源信號(hào)也打過(guò)來(lái)，在這邊也做一個(gè)同樣的一個(gè)精密探測(cè)，然后兩邊的信號(hào)再做一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，做一個(gè)校正。

時(shí)間的精確測(cè)量和傳遞，將使人們能夠?qū)ο鄬?duì)論原理、各種引力理論、暗物質(zhì)模型等等基礎(chǔ)物理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。

同時(shí)這也和我們的生活密切相關(guān)，例如，衛(wèi)星的導(dǎo)航精度與計(jì)時(shí)精度緊密相關(guān)，要想定位更準(zhǔn)確，比如精確到毫米以下，就需要更好的計(jì)時(shí)精度。在大地測(cè)量、地質(zhì)勘探、雷達(dá)探測(cè)等等涉及社會(huì)民生的領(lǐng)域，精確的時(shí)間也都將發(fā)揮重要作用。

現(xiàn)在“秒”的定義是1967年確定的，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，國(guó)際計(jì)量組織計(jì)劃2026年討論“秒”定義的變更。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 張強(qiáng)：那么它也證明了就是說(shuō)將來(lái)放在衛(wèi)星上，可以基于衛(wèi)星來(lái)做這種洲際的這種（時(shí)間）比對(duì)。那么如果能夠?qū)崿F(xiàn)洲際的比對(duì)的話，那么我們就可以實(shí)現(xiàn)新一代的這個(gè)“秒”定義。