科学家开展光钟网络协调比对实验

6月18日，科技日报记者张佳欣报道了一项关于光学原子钟的新研究。科学家们开展了一项覆盖范围最广的光钟协调实验。这次实验在六个国家进行，连接了多台光钟以及相关链路，跨越数千公里，为重新定义“秒”这一基本时间单位，创建全球光学时间尺度取得了重要进展。该研究成果已发表在最新一期的《光学》期刊上，参与这项工作的研究团队来自多个机构。

光钟的原理是用激光精确激发原子，使其在特定能级之间跳跃，从而生成非常稳定的频率，就像时钟的“滴答声”。这种频率可以用来计时。然而，由于光钟种类繁多，所使用的原子有所不同，为了充分发挥其高精度特点，科学家需要开展地域之间的比对，确保它们的同步性。

过去几十年，全球时间标准依赖的是铯微波原子钟的信号平均值。然而，光钟的精度已经远远优于铯钟，提升了大约100倍。因此，随着技术的不断进步，越来越多研究人员提议用光钟取代目前的铯钟，重新定义国际单位制中的“秒”。

此次实验共协调了来自六个国家的十台不同类型的光钟，进行了38组频率比对，其中四组是首次直接比对，其他组别的精度也明显提高。

相比此前的点对点钟表比对，这次实验首次实现了多台光钟的同步比对，同时结合了多种链路技术，收集了更多有价值的信息。通过系统的协调测量，研究团队不仅能够验证光钟之间的同步性，还提升了比对结果的可信性，这对于评估哪些光钟适合用来重新定义“秒”具有重要意义。

为了完成这些比对，团队需要将各地光钟的频率输出相互连接。他们采用了两种方法：一种是利用GPS卫星信号，这种方式覆盖范围广，但精度相对有限；另一种是通过光纤传输激光信号，该方法的精度比前者高出100倍，但目前仅能应用于法国、德国和意大利之间。

英国国家物理实验室时间与频率部门负责人海伦·马戈利斯表示，原子钟所提供的精确时频信号对现代技术至关重要，例如GPS导航、电网管理和金融交易。这项研究可能帮助提升新一代光钟的性能，推动更多应用发展，并为依赖高精度计时的科学探索提供支持。