中國科學家研製成功核光鐘　有望用於導航及深空探測

中國科學家利用自主研製的148納米連續波真空紫外激光，以及摻釷-229氟化鈣晶體，在國際上率先研製出核光鐘並實現穩定運行。相關成果已於10月7日在《自然》期刊發表，將量子精密測量由電子躍遷拓展至原子核躍遷，可提供精度更高、實用性更強的時間頻率基準，將為新一代高性能時間頻率基準、深空探測以及基礎物理研究等開辟新的技術路徑，未來有望應用於導航等領域，提升衛星、航天器的定位及距離測量精度。

核光鐘以激光精確驅動放射性同位素釷-229，利用其原子核內部的能級躍遷頻率作為計時基準。清華大學物理系主任、楊振寧高等研究院教授翟薈表示，核光鐘有望成為新一代時間頻率基準，其研製成功是本世紀以來量子精密測量領域的重要突破。「核光鐘的研製成功及穩定運行意味着量子操控的能力深入到原子核尺度，片量子精密测量和量子操控開僻新的研究方向。」

現時的原子鐘以原子內電子在特定能級之間的躍遷作為頻率基準，是目前最準確的時間測量工具。核光鐘則利用原子核不同能級之間的躍遷計時。由於原子核尺度遠小於原子尺度，受外界電磁環境擾動的影響較小，理論上可提供精度更高、實用性更強的時間頻率基準。

清華大學物理系副教授、北京量子信息科學研究院兼聘研究員丁世謙帶領團隊，經歴時近5年的研究，首次研製出148納米連續波真空紫外激光，解決精確驅動釷-229原子核內部能級躍遷所需的核心光源問題。團隊亦與合作單位共同研製微量釷-229摻雜氟化鈣晶體，為核光鐘建立關鍵技術基礎。

丁世謙介紹，團隊已將激光頻率穩定鎖定至核躍遷，核光鐘秒級穩定度優於同期歐洲團隊接近一個數量級，性能處於國際領先水平。「目前，我们已建立从核心光源、核光钟晶体、核跃迁光谱到闭环运行的完整技术体系。」

固態核光鐘具備小型化及工程化潛力，未來可望應用於衛星導航、深空探測等對高精度時間頻率有需求的領域。