近日，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院高克林研究團隊成功研製105億年偏差不到1秒的鈣離子光頻標，成為國際上第五種不確定度指標達到10-18量級的光頻標。相關研究成果已發表於國際學術期刊《應用物理評論》。
當前世界測量精度最高的物理量是光頻，最高精度已達10-18量級。其中原子光頻標是光頻精密測量的典型代表，是目前準確度最高的原子頻標。截至目前，國際上僅有鍶原子光頻標、鐿原子光頻標、鋁離子光頻標以及鐿離子光頻標等四種原子光頻標的不確定度達到了10-18量級。
精密測量院高克林研究團隊從2000年開展鈣離子光頻標的實驗研究，通過解決抑制離子運動效應、解決超窄線寬激光、實驗環境影響精確控制等一系列關鍵科學和技術問題，於2011年成功研製國內首台光頻標，不確定度為7.8×10-16， 2016年將光頻標的不確定度提升至5.1×10-17， 2019年將鈣離子光頻標的不確定度提升至1.3×10-17。經過科研攻關，研究團隊解決黑體輻射頻移、多普勒頻移、微運動效應、電四極頻移等影響鈣離子光頻標不確定度的關鍵物理問題與技術難題，最終在國際上首次實現了液氮低溫鈣離子光頻標，不確定度達到3×10-18。
專家介紹，高精度光頻標有助於提高基本物理量的定義、基本物理定律檢驗等的精度，從而推進基礎物理研究，探索新物理；同時在時間基準、相對論大地測量、導航定位等方面具有廣泛的應用場景。（總台央視記者 帥俊全）