近日，中科院精密测量科学与技术创新研究院（以下简称精密测量院）成功研制出不确定度达3×10-18的钙离子光频标，相当于105亿年偏差不到1秒，使我国拥有了国际上第五种最高精度量级原子光频标。相关成果发表于《物理评论应用》。
当前，世界测量精度最高的物理量是光频，最高精度达10-18量级。其中原子光频标是光频精密测量的典型代表。截至目前，国际上仅有锶原子光频标、镱原子光频标、铝离子光频标及镱离子光频标等4种原子光频标的不确定度达到该量级。
精密测量院研究员高克林团队解决了黑体辐射频移、多普勒频移、微运动效应、电四极频移等影响钙离子光频标不确定度的关键物理问题与技术难题。
同时，通过两束相向的钟跃迁探测激光间的频率比对，研究团队精确评估了由离子阱微小移动造成的一阶多普勒频移，通过微运动三维边带谱的方法每天对离子微运动进行优化与评估，以降低液氮容积变化对离子阱内剩余电场的影响。此外，他们还通过设置特定的主磁场方向以降低液氮容积变化对钟跃迁电四极频移的影响等，最终在国际上首次实现了液氮低温钙离子光频标，不确定度达到3×10-18。
研究人员表示，高精度光频标有助于提高基本物理量的定义、基本物理常数是否随时间变化测量和基本物理定律检验等的精度，从而推进基础物理研究，探索新物理；同时在时间基准、相对论大地测量、导航定位等方面具有广泛的应用场景。
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