近日，中国科学技术大学潘建伟团队与上海技物所、新疆天文台等单位合作，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，实验结果有望对暗物质探测、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。该成果于北京时间10月5日晚在国际学术期刊《自然》杂志发表。

在科学领域，时间的测量精度已经步入10的负19次方量级，也就是百亿年，误差不到1秒。作为七大基本物理量之一的时间，是目前测量最精确的物理量。 有最精确的计时，还要有与之精度相匹配的时间传递技术，两者同样重要。



地面附近自由空间的环境复杂，大气中的各种扰动和湍流、链路损耗、环境变化等等因素给自由空间中的长距离时频传递带来了极大困难。之前，自由空间中的光频传输技术只能实现10公里量级的传输距离。



中国科学技术大学团队向这一难题发起挑战。在光源方面，研制出高功率高稳定度光梳，在光信号收发信道方面，研制出高稳定性且高效率的光收发望远镜系统，另外采用线性光学采样的干涉测量方式实现高精度的时间测量。经过一系列技术攻关，终于在相隔113公里的新疆南山天文台和高崖子天文台之间实现了万秒10的负19次方量级稳定度的时频传递。




中国科学技术大学教授 张强：把我们非常精密的这种时间信号，通过这个望远镜打到这个100公里以外的另外一个望远镜，那边的话，然后我的这个信号被那边的一个同样的一个望远镜接收，接收了之后他们进行一些比较精密的时间探测，然后同时那边也会打一个同样的一个精密的光源信号也打过来，在这边也做一个同样的一个精密探测，然后两边的信号再做一个对准，做一个校正。



时间的精确测量和传递，将使人们能够对相对论原理、各种引力理论、暗物质模型等等基础物理进行实验检验。

同时这也和我们的生活密切相关，例如，卫星的导航精度与计时精度紧密相关，要想定位更准确，比如精确到毫米以下，就需要更好的计时精度。在大地测量、地质勘探、雷达探测等等涉及社会民生的领域，精确的时间也都将发挥重要作用。



现在“秒”的定义是1967年确定的，经过几十年的发展，国际计量组织计划2026年讨论“秒”定义的变更。

中国科学技术大学教授 张强：那么它也证明了就是说将来放在卫星上，可以基于卫星来做这种洲际的这种（时间）比对。那么如果能够实现洲际的比对的话，那么我们就可以实现新一代的这个“秒”定义。