“秒”或者被彻底改变？中国科大潘建伟团队时长实验成果发布

中国科大的研究人员完成了一百公里尺度空间高精密时间频率传送，大概每800亿光年偏差才1秒，将来有希望彻底改变1秒钟。

据中国科大官方网站，中国科学技术大学潘建伟和朋友李杰、姜明辉、彭承志等与上海技物所、新疆省天文、中国科学院国家授时中心、济南市量子科技研究所和宁波大学等有关单位协作，根据发展趋势功率大的低噪音光梳、高灵敏高精密线形取样、高平稳效率高光传输等新技术，初次在世界范围内完成一百公里级尺度空间高精密时间频率传送试验，时长传送稳定性做到飞秒激光数量级，工作频率传送万秒稳定性好于4E-19。

实验结论合理证明了星地链接高精密光频标比正确的可行性分析，向创建多源光频标互联网迈开关键一步。

该结果于2022年10月5日线上发布于国际性知名学术刊物《自然》杂志期刊。

近些年，根据超冷原子光晶格的微波段原子钟（光钟）的稳定性进入了E-19数量级，将产生新一代的时间频率规范（光频标），融合多源、高精密的时间频率传送能够搭建多源时频互联网，将于高精密定位导航、全世界校时、多源量子通讯、物理基本概念检测等行业发挥了重要作用。

比如，当全世界限度时频传达的稳定性做到E-18数量级时，就能产生新一代的“秒”界定，2026年国际性计量检定交流会将探讨这类“秒”的彻底改变。

进一步，高轨室内空间具备较低的重力场噪音自然环境，光频标和时频传达的稳定性本质上能够进入E-21数量级，预计在引力波探测、暗能量寻找等物理基础问题的探索层面造成重要运用。

但是，传统根据微波加热的通讯卫星时频传送稳定性只有E-16数量级，无法满足高精密时频互联网的要求。

根据光频梳和相关检测的尺度空间时频传送技术性，稳定性可达到E-19数量级，是高精密时频传送发展的趋势，但先前国际性里的有关工作频率稳定度低、传输距离近，无法达到星地链接高精密时频传达的要求。

在工作上，研究人员培养了全保偏光纤全飞秒激光技术性，完成了瓦级输出功率高的平稳光频梳；根据低噪音均衡检测和集成化干预光纤线激光光路控制模块，融合高精密相位差获取后处理工艺优化算法，完成了纳瓦规模的高灵敏线形电子光学取样检测，一次时长检测精度好于100飞秒激光；进一步提升了光传输望远镜的可靠性和接受高效率。

在相关技术突破的前提下，研究人员在乌鲁木齐取得成功完成了113千米尺度空间时频传送，时长传送万秒稳定性做到飞秒激光数量级，工作频率传送万秒稳定性好于4E-19，系统软件相对偏差为6.3E-20±3.4E-19，系统软件可容忍较大链接耗损达到89dB，远远高于中高轨星地链接耗损的常见预期值（约78dB），充足证明了星地链接高精密光频标比正确的可行性分析。

评审人充分肯定该工作中：“该工作就是星地尺度空间长距离电子光学时间频率传送行业的一项重大进展，并对暗能量检测、物理基本上常量检测、量子论检测等基础物理学科学研究造成主要危害

（The manuscript describes a major breakthrough into the realization of free-space satellite-based long range optical time and frequency dissemination， with impacts for fundamental physics （search for dark matter， test of fundamental constant， test of relativity…）。”

中国科学技术大学副研究员沈奇、管建宇和研究者任继刚是本文章的共同第一作者。

该工作中获得中国科学院、国家科技部、基金委、安徽、上海和山东等支助与支持。