為建設世界獨一無二的授時系統

  夜晚的臨潼驪山腳下，秦始皇兵馬俑博物館東的中國科學院國家授時中心園區內，我國唯一、專門、全面從事時間頻率基礎研究和應用研究的一支科研隊伍，夜以繼日地與時間賽跑。

張首剛，是這支科研隊伍的主心骨、領頭雁。只要沒出差，他辦公室的燈總是凌晨時分才悄悄熄滅。

他，率真、不做作，執著鉆研，詮釋著陜西人“生冷蹭倔”的典型性格特征。

赤子心

今年54歲的張首剛，現任中科院國家授時中心主任、中科院時間頻率基準重點實驗室主任，兼任中國科學技術重大專項北斗衛星導航總體組專家成員、國家重大科技基礎設施建設中長期發展規劃專家組成員。

“對基礎物理和國際時間計量有重要貢獻。”法國光學學會主席C. Fabre曾在張首剛的巴黎第六大學博士論文答辯的書面評語中寫道。

1986年張首剛考入西北大學理論物理專業；1990年大學畢業后，來到中國科學院國家授時中心（原中國科學院陜西天文臺）攻讀碩士學位。1993年獲得天體測量與天體力學專業碩士學位的他，分配到中國計量科學研究院，在北京安了家。

高精度時間頻率是一個國家的戰略資源，但上世紀90年代我國的時間頻率科研和應用水平還不能較好滿足國家需求。1997年，張首剛在巴黎天文臺時間頻率基準實驗室進修期間，真切感受到國外時頻技術與國內的差距，隨即從1998年起在巴黎六大攻讀量子物理專業博士學位，2003年畢業后被巴黎天文臺聘為助理工程師。

在國際一流的時間頻率實驗室學習和工作七年期間，張首剛獨立完成改造世界第一臺銫原子噴泉鐘（法國基準鐘FO1）。至今，其主要性能居世界領先地位。

遠隔千里，也隔不斷對祖國的記掛。在留法期間，他作為骨干，也參加了我國第一臺銫噴泉原子鐘研制，解決了多項技術難題。2007年，該成果曾獲國家科技進步獎一等獎。

2005年，39歲學成歸國的他，離開在京的家人，只身來到當時較落后的陜西臨潼，又回到國家授時中心，開辟原子鐘及其應用研究領域。

十五年來，他創建的量子頻標研究室從三間空白的房間發展成為擁有6000余萬元儀器裝備、固定人員128人，有諸多拔尖人才，還有2名諾貝爾物理學獎獲得者等外籍客座研究員，成為國內外有一定影響的實驗室。

2009年，在中科院重點實驗室申請評審中，該實驗室以學科組第一名的成績直接躍升為中科院重點實驗室。

追夢人

張首剛是一個思維活躍到有點發散的人，熟悉他的人會說他思維又“漂移”了。但是同學科的人聽多了，發現“飄來飄去”總也飄不出“時間頻率”這個中心話題。

作為我國目前時頻領域唯一“杰出青年基金”獲得者，歸國以來，張首剛帶領團隊成功研制了30天以上連續運行能力和頻率穩定度性能國際前三的冷原子銫噴泉鐘裝置，國際上首次全面精確測量了鍶原子四種同位素5s5s1S0--5s5p3P1組間躍遷頻率的完整光晶格冷原子鍶光鐘裝置，研制了國內首套千公里級通信光纖遠程時頻信號傳遞系統、高效頻率糾纏光源，并在國內首次實現飛秒精度量子時間同步原理演示驗證等，一舉構建了我國“新一代時間頻率系統”。

另外，作為中國科學院大學時間頻率教研室主任，他組織開設了《時間頻率原理與應用》《導航與通訊》《量子頻標》三門課程，任首席教師負責主講“量子頻標”課程，指導碩博士研究生53人。近五年指導的研究生21人次獲各類獎學金，并獲中科院“朱李月華”優秀教師稱號。

在深耕專業的同時，張首剛從學科發展與國家安全及發展需求戰略思考，在2010年，提出建設高精度地基授時系統，構建我國立體交叉授時系統的構想。

2016年“十三五”國家重大科技基礎設施項目“高精度地基授時系統的研制”立項。

張首剛研究員

張首剛研究員（右）在作試驗

2015年以來，張首剛擔任了國家授時中心主任。他帶領班子搶抓機遇，科學布局，積極參加國家綜合科學中心的北京國家太空實驗室地面試驗基地建設和合肥量子信息與計算國家實驗室建設；國家授時中心西安科學園新區已開工建設，高樓拔地而起，爭取到省市對“高精度地基授時系統”大科學裝置及新園區建設支持的地方配套項目8億元。

與此同時，“1603工程”“十二五”科教基礎設施“精密導航定位與定時技術研究平臺項目”及園區基礎設施一期工程、“十三五”科教基礎設施“空間時頻技術研發與應用研究平臺”、“十三五”科教基礎設施項目“研究生教育設施”等也在有條不紊地推進中。

作為首席科學家和總師，張首剛聯合國內十幾家單位共同承擔著空間站高精度時間頻率實驗柜研制工作，作為總師負責“十三五”國家重大科技基礎設施項目高精度地基授時系統的研制任務。

另外，2019年他與企業合作，采用先進的原子態激光抽運方案，實現了性能領先的國際首臺光抽運小銫鐘產品，部分產品已應用守時、通信、電力和國防領域，保障了我國高精度時間頻率標準信號產生和應用的自主性及安全性。

“不看一看，實在放心不下！”出差回所，不管多晚，他都會回到實驗室看看。成果的背后是艱辛的付出。五年來，張首剛幾乎沒有休息日，在白晝和黑夜間輪替。周圍人都覺得他精力充沛，從不生病，但他辦公桌的一個抽屜里塞滿了散落的藥。

他愛喝咖啡，要濃得發苦，只為提神。為了工作奮不顧身，卻把深深的愧疚藏在心里，那是張首剛對妻女無法彌補的愛。

常年這么干不累嗎？他總是說，為了保障我國高精度時間頻率標準信號產生和應用的自主性及安全性，已經顧不上累。國家時間頻率體系建設，對科學研究、經濟發展和國家安全有著重要的應用價值，所能做的就是盡個人的最大努力，做最前沿的研究，做最準確的原子鐘，為國家打造最先進的授時系統。

耕耘裹著汗水，終結出碩果，變成了國家授時中心跨越發展的見證。