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科技日报记者 陆成宽
2022年诺贝尔物理学奖“花落”量子力学，引发公众对量子科技的热议。昨天，中国科学院再次传来量子科技最新进展的好消息。
通过发展大功率低噪声光梳、高灵敏度高精度线性采样、高稳定高效率光传输等技术，中国科学技术大学潘建伟、张强、姜海峰、彭承志等学者与其他科研单位合作，首次在国际上实现百公里级的自由空间高精度时间频率传递实验，时间传递稳定度达到飞秒量级。实验结果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。相关研究成果10月5日在线发表于《自然》杂志。
百公里高精度时频传递实验示意图。
近年来，基于超冷原子光晶格的光波段原子钟的稳定度已进入E-19量级，将形成新一代的时间频率标准，即光频标，结合广域、高精度的时间频率传递可以构建广域时频网络，将在精密导航定位、全球授时、广域量子通信、物理学基本原理检验等领域发挥重要作用。
比如，当全球尺度时频传递的稳定度达到E-18量级时，就可形成新一代的“秒”定义，2026年国际计量大会将讨论这种“秒”的重新定义。更重要的是，高轨空间具有更低的引力场噪声环境，光频标和时频传递的稳定度理论上能够进入E-21量级，有望在引力波探测、暗物质搜寻等物理学基本问题的研究方面产生重大应用。
然而，传统的基于微波的卫星时频传递稳定度仅有E-16量级，不能满足高精度时频网络的需求。基于光频梳和相干探测的自由空间时频传递技术，稳定度可以达到E-19量级，是高精度时频传递的发展趋势，但此前国际上的相关工作由于信噪比低、传输距离近，难以满足星地链路高精度时频传递的需求。
在这项研究工作中，研究团队在新疆乌鲁木齐成功实现了113公里自由空间时频传递，时间传递万秒稳定度达到飞秒量级，频率传递万秒稳定度优于4E-19，充分验证了星地链路高精度光频标比对的可行性。
审稿人高度评价该工作：“该工作是星地自由空间远距离光学时间频率传递领域的一项重大突破，将对暗物质探测、物理学基本常数检验、相对论检验等基础物理学研究产生重要影响。”
（图片由中国科学院提供）
关键词： 自由空间
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