新華社北京10月5日電(記者 張泉)記者從中國科學院獲悉,我國科研團隊在國際上首次實現了百公里級的自由空間高精度時間頻率傳遞實驗,時間傳遞穩定度達到飛秒(千萬億分之一秒)量級,頻率傳遞萬秒穩定度優于4E-19(相當于時鐘約一千億年的誤差不超過一秒),可滿足目前最高精度光鐘的時間傳遞要求。

該研究由中國科學技術大學潘建偉院士團隊與多家合作單位共同完成,相關成果5日在國際學術期刊《自然》在線發表。

近年來,光鐘的穩定度已進入E-19量級,將形成新一代的時間頻率標準(光頻標),可在精密導航定位、全球授時、廣域量子通信、物理學基本原理檢驗等領域發揮重要作用。

“精確的計時不應局限于高冷的實驗室,還要‘飛入尋常百姓家’。通過高精度的時間頻率傳遞,構建廣域光頻標網絡,是光鐘在上述諸多領域發揮作用的前提。”文章第一作者、中國科學技術大學副研究員沈奇說,要有與光鐘精度相匹配的時間傳遞技術,把精準的時間傳播出去。

據介紹,自由空間高精度時間頻率傳遞是建立全球性廣域光頻標網絡的重要內容,但此前國際上的相關研究成果信噪比低、傳輸距離近,難以滿足星地鏈路高精度時頻傳遞的需求。

此項研究中,研究團隊實現了瓦級功率輸出的高穩定光頻梳,實現了納瓦量級的高靈敏度線性光學采樣探測,進一步提升了光傳輸望遠鏡的穩定性和接收效率。基于上述技術突破,研究團隊在新疆烏魯木齊成功實現了113公里自由空間時頻傳遞,充分驗證了星地鏈路高精度光頻標比對的可行性。

多位《自然》雜志審稿人表示,該研究是星地自由空間遠距離光學時間頻率傳遞領域的一項重大突破,將對暗物質探測、物理學基本常數檢驗、相對論檢驗等基礎物理學研究產生重要影響。