“秒”要被重新定义了，潘建伟团队这项“国际首次”研究功不可没

2022-10-20 14:07:25

金磊发自凹非寺量子位 | 公众号 QbitAI

家人们，你以为的那个“一秒钟”，可能不再是你以为的你以为了。

之所以这么说，是因为中国科学技术大学潘建伟团队完成了一项“国际首次”的研究：

实现百公里自由空间时频传递。

并且这项研究已经在Nature上发表。

根据实验结果来看，研究有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性，向建立广域光频标网络迈出重要一步。

对此，中国科学技术大学张强教授表示：

将来如果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”定义。

为什么“秒”要被重新定义了？

咱们现在经常提到的时间概念“秒”，是自1976年以来，一直由铯-33原子钟来定义的。

原子钟最初是英国物理学家Louis Esseb创造，它的工作原理是计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，重新定义了这个时间基本单位：

1秒 = 铯原子的电子自旋翻转9192631770次的持续时间。

虽然说这种方式已经够精确了，但科学家们似乎却不满足于此。

截至目前，自然领域中对时间的测量精度已经步入10-19的量级。

这种量级通俗点来讲，就是百亿年期间误差不会超过1秒。

而且时间是目前七大基本物理量中测量最精确的那一个。

但单有最精确的计时还是不够的，因为它还需要“配套”一个与之精度相匹配的时间传递技术。

二者的重要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、链路损耗、环境变化等因素，给自由空间长距离时频传递带来了极大困难。

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。

而潘建伟团队要攻克的正是这一难题：

最终，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量级稳定度的时频传递。

据张强介绍：

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公里以外的另外一个望远镜。那边的话，然后我的这个信号被那边的一个同样的一个望远镜接收，接收了之后他们进行一些比较精密的时间探测。同时那边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，然后两边的信号再做一个对准，做一个校正。