近日，中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院高克林、管樺研究團(tuán)隊(duì)研制出不確定度達(dá)4.8×10^-18的室溫鈣離子光鐘，為下一步實(shí)現(xiàn)10^-18量級(jí)的可搬運(yùn)鈣離子光鐘打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評(píng)論應(yīng)用》（Physical Review Applied）上。 *VXx\&  
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實(shí)現(xiàn)高精度的可搬運(yùn)光鐘是實(shí)現(xiàn)光鐘應(yīng)用的關(guān)鍵和必要條件。國(guó)際計(jì)量局于2017年提出了參考光鐘重新定義秒的路線圖，其中一項(xiàng)條件是不同光鐘間的頻率比值的吻合度優(yōu)于5×10^-18，將高精度光鐘搬運(yùn)到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行頻率比對(duì)是重要的方法之一。在相對(duì)論大地測(cè)量學(xué)應(yīng)用方面，1×10^-18的光鐘不確定度對(duì)應(yīng)于約1厘米的高程差，利用不確定度達(dá)到或優(yōu)于^-18量級(jí)的光鐘進(jìn)行比對(duì)有望實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)或亞厘米級(jí)的高程差測(cè)量，為高程測(cè)量提供新的方案。同時(shí)，可搬運(yùn)光鐘應(yīng)用于新一代綜合PNT體系建設(shè)中，可顯著提高體系的綜合性能指標(biāo)。 fc
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研究團(tuán)隊(duì)此前研制出一臺(tái)不確定度1.3×10^-17的可搬運(yùn)鈣離子光鐘，并搬運(yùn)到中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院北京昌平院區(qū)，實(shí)現(xiàn)了^-16量級(jí)的鈣離子光鐘絕對(duì)頻率測(cè)量。在2021年3月19日召開(kāi)的第22屆CCTF會(huì)議上，該團(tuán)隊(duì)測(cè)量的鈣離子光鐘絕對(duì)頻率值第四次被采納。2022年4月13日，國(guó)際計(jì)量局正式采納鈣離子光頻躍遷為新增的次級(jí)秒定義參考。 VTR4uT-  
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限制鈣離子光鐘不確定度進(jìn)入10^-18的主要因素為黑體輻射頻移不確定度（BBR shift uncertainty）。黑體輻射頻移與選擇的光鐘體系（原子頻率躍遷的極化率差）相關(guān)，同時(shí)與環(huán)境溫度的4次方成正比，對(duì)溫度非常敏感——離子所處的環(huán)境溫度以及溫度的漲落相關(guān)。由此對(duì)溫度效應(yīng)的抑制，實(shí)驗(yàn)上可以采用兩種方法——直接降低離子所處環(huán)境溫度、減小離子所處環(huán)境的溫度變化。這兩種方案分別適用于實(shí)驗(yàn)室型光鐘和對(duì)魯棒性要求更高的可搬運(yùn)光鐘。該團(tuán)隊(duì)此前通過(guò)采用液氮低溫系統(tǒng)將離子所處的環(huán)境溫度從室溫（約300 K）降至液氮溫度（約80 K），降低了鈣離子光鐘的黑體輻射頻移及不確定度。經(jīng)過(guò)努力，研究最終將液氮低溫鈣離子光鐘的黑體輻射頻移不確定度降低至2.7×^-18。 Ln6emXqw