近日，中國科學技術大學潘建偉團隊與上海技物所、新疆天文台等單位合作，首次在國際上實現百公里級的自由空間高精度時間頻率傳遞實驗，實驗結果有望對暗物質探測、物理學基本常數檢驗、相對論檢驗等基礎物理學研究產生重要影響。該成果於北京時間10月5日晚在國際學術期刊《自然》雜誌發表。
在科學領域，時間的測量精度已經步入10的負19次方量級，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間，是目前測量最精確的物理量。有最精確的計時，還要有與之精度相匹配的時間傳遞技術，兩者同樣重要。
地面附近自由空間的環境複雜，大氣中的各種擾動和湍流、鏈路損耗、環境變化等等因素給自由空間中的長距離時頻傳遞帶來了極大困難。之前，自由空間中的光頻傳輸技術只能實現10公里量級的傳輸距離。
中國科學技術大學團隊向這一難題發起挑戰。在光源方面，研製出高功率高穩定度光梳，在光信號收發信道方面，研製出高穩定性且高效率的光收發望遠鏡系統，另外採用線性光學採樣的干涉測量方式實現高精度的時間測量。經過一系列技術攻關，終於在相隔113公里的新疆南山天文台和高崖子天文台之間實現了萬秒10的負19次方量級穩定度的時頻傳遞。
中國科學技術大學教授 張強：把我們非常精密的這種時間信號，通過這個望遠鏡打到這個100公里以外的另外一個望遠鏡，那邊的話，然後我的這個信號被那邊的一個同樣的一個望遠鏡接收，接收了之後他們進行一些比較精密的時間探測，然後同時那邊也會打一個同樣的一個精密的光源信號也打過來，在這邊也做一個同樣的一個精密探測，然後兩邊的信號再做一個對準，做一個校正。
時間的精確測量和傳遞，將使人們能夠對相對論原理、各種引力理論、暗物質模型等等基礎物理進行實驗檢驗。
同時這也和我們的生活密切相關，例如，衛星的導航精度與計時精度緊密相關，要想定位更準確，比如精確到毫米以下，就需要更好的計時精度。在大地測量、地質勘探、雷達探測等等涉及社會民生的領域，精確的時間也都將發揮重要作用。
現在“秒”的定義是1967年確定的，經過幾十年的發展，國際計量組織計劃2026年討論“秒”定義的變更。
中國科學技術大學教授 張強：那麼它也證明了就是說將來放在衛星上，可以基於衛星來做這種洲際的這種（時間）比對。那麼如果能夠實現洲際的比對的話，那麼我們就可以實現新一代的這個“秒”定義。
908新媒體科普小鏈接：為什麼需要如此精確的計時？
在奧運賽場，百米大戰最為激動人心，勝負往往在毫釐之間，我們直觀上感覺到精確計時的重要性。東京奧運會採用高精度計時器，每秒可以捕捉10,000幅數碼影像。在科學領域，時間的測量精度就更高得多了，精度已經步入10-19量級。作為七大基本物理量之一的時間，是目前測量最精確的物理量。人們不斷在理論和技術上進行探索來提高時間測量精度，是為了什麼呢？
精確的測量有望帶給我們對世界的全新認識。一百多年前，著名物理學家開爾文勛爵就認為“物理學的未來,將只有在小數點第六位後面去尋找”，精密計量學的意義可見一斑。2005年諾貝爾物理學獎得主約翰·霍爾更是說“計量學是科學之母”。時間的精確測量和傳遞，將使人們能夠對相對論原理、各種引力理論、暗物質模型等等基礎物理進行實驗檢驗。測量結果的微小不同，帶給我們的卻可能是時空觀念的轉變。
時間的精確測量也可以讓我們的生活更便利。例如，衛星的導航精度與計時精度緊密相關，我們的生活早已離不開導航和定位，要想定位更準確，比如精確到米以下，就需要更好的計時精度。在大地測量、地質勘探、雷達探測等等涉及社會民生的領域，精確的時間也都將發揮重要作用。
光鍾以及光頻傳遞技術的發展，有望讓人們重新定義“秒”。現在秒的定義在1967年被確定，是由銫原子鐘來定義的。經過幾十年的發展，時間測量與比對的精確程度已經比原有定義優異兩個以上數量級，因此國際計量組織計劃2026年討論“秒”定義的變更。秒是七大基本物理量之一，且目前其他基本物理量（除物質的量外）均直接或間接與時頻標準相聯繫。因此，新的“秒”定義將給整個科學領域甚至社會的方方面面帶來改變。
綜合：央視新聞 墨子沙龍 王佳
來源： 安徽交通廣播
