我國鈣離子光頻標測量結果成為國際秒定義“候選者”

　　近日，記者從中國科學院精密測量科學與技術創新研究院（以下簡稱精密測量院）獲悉，國際計量局網站日前更新了國際秒定義候選躍遷頻率的推薦值，精密測量院研究員高克林團隊研發的鈣離子光頻標所測得的躍遷頻率首次入選。

　　秒是時間的基本單位。1967年，國際計量大會通過了基于銫原子躍遷的新的秒定義，但隨著光頻標的快速發展，其精度已遠超銫原子鐘的精度，采用光頻標的原子躍遷頻率作為新的國際秒定義成為趨勢。

　　2020年之前，被國際計量局列入次級秒定義的光頻標參考躍遷共有8種，分別為鍶原子、鐿原子、汞原子、鋁離子、汞離子、鐿離子（電四極和電八極）和鍶離子光頻標的參考躍遷。

　　高克林團隊從2000年開始開展鈣離子光頻標的研究工作。據介紹，與其他光頻標體系相比，鈣離子的能級結構相對簡單，實驗所需的激光均可由固體激光器產生，但對環境溫度和磁場非常敏感，實現高精度極具挑戰。

　　研究團隊2005年實現單個鈣離子的囚禁和冷卻，2011年實現中國首臺光頻標，2015年實現精度達E-17量級的鈣離子光頻標，2020年成功研制可搬運鈣離子光鐘。2022年研究團隊首次實現液氮低溫鈣離子光頻標，精度達3E-18，相當于105億年偏差不到一秒。

　　研究團隊基于可搬運光鐘在北京實現本地基準鐘的溯源測量，將鈣離子光頻測量精度推進到E-16量級。國際計量局時間頻率咨詢委員會推薦將鈣離子光頻標所測得的躍遷頻率新增為國際次級秒定義。

　　鈣離子光頻標參考躍遷入選國際計量局次級秒定義的參考躍遷，是中國第一次推動一種新的原子躍遷頻率成為國際次級秒定義參考。該工作提升了我國在原子頻標領域的國際影響力。