问题：高精度时间基准面临“光学接棒”的迫切需求 时间是现代科技体系的基础量之一。从卫星导航、通信同步、电力调度到深空探测与基础物理检验，几乎所有高端系统都依赖统一、稳定且可溯源的时间频率基准。长期以来，国际单位制“秒”以微波原子钟为基准，但随着导航定位精度提升、超高速通信与高精度测绘等需求增长，微波标准可更提升精度上逐渐逼近物理与工程极限。全球计量界正推动以光学原子钟为核心的新一代时间标准体系，关键门槛于光钟需在稳定度与不确定度上同时达到极高水平，并通过多机构、多装置的交叉比对验证。 原因：双指标同时跨越10^-19量级，源于对系统误差与噪声的系统性压降 据中国科学技术大学介绍，此次团队实现的核心进展在于：锶原子光晶格钟的稳定度与不确定度同时进入10^-19量级，综合系统不确定度达到9.2×10^-19。该水平意味着时钟长期运行的频率起伏更小、测量重复性更高，同时对“绝对频率”的偏差评估更严格、结果更可信。 业内人士指出，光学原子钟之所以被视为未来时间标准，是因为其利用原子能级跃迁的光学频率作为“摆动”，相较微波跃迁频率更高，天然具备更细的时间刻度与更高的潜在分辨能力。但要把潜力转化为可用标准，必须同时解决两类难题：一是稳定度所对应的噪声抑制与长期一致性问题，二是不确定度所对应的系统误差评估与校正问题。国际上不少装置曾在单项指标上逼近更高水平，但“双指标同步提升”难度更大，对原子制备效率、激光频率锁定、环境扰动控制以及系统效应精密评估提出综合要求。 中科大团队围绕关键瓶颈开展长期攻关，从降低系统噪声、提升原子操控与制备效率、优化激光稳频与读出链路，到对各类系统效应进行更完备的不确定度预算与实验验证，形成了可复现、可比对的综合提升路径，最终实现双指标同步跃升。涉及的成果已于3月5日在线发表于国际计量期刊《计量学》。 影响：从“更准的钟”走向“可用的标准”，带动科学与产业两端增量 业内分析认为，稳定度与不确定度同时达到10^-19量级，意义不仅在于刷新性能纪录，更在于向“可进入标准体系的候选装置”迈进了一步。按照国际计量规则，未来“秒”的重定义需要多套独立的光学频标具备优于一定阈值的不确定度水平，并经跨机构比对确认一致性。此次成果达到并优于相关核心门槛的量级要求，将增强我国在国际时间频率标准体系演进中的参与度与话语权。 在应用层面，高精度光钟有望推动多项能力升级：其一，支撑更高等级的时间同步服务，为下一代卫星导航、天地一体化通信网络、超大规模分布式科学装置提供更稳定的基准；其二，面向地球科学与资源环境监测，利用相对论效应实现更灵敏的重力位差与高度差测量，理论上可拓展至毫米级量级的高度变化感知，为地壳形变监测、火山活动预警、地下水变化评估等提供新的技术路线；其三，在基础科学上，光钟可用于更严格检验广义相对论等基本物理规律，并为引力波、暗物质等前沿研究提供新的观测窗口，例如捕捉可能引发频率瞬态漂移的低频信号特征，从而形成区别于传统粒子探测的互补手段。 对策：以“可比对、可搬运、可上天”为抓手，构建高精度时间频率能力体系 专家表示，光钟从实验室走向国家级时间基准与工程应用，需要在“可用性”上下更大功夫。一上，应持续推进跨机构、跨装置的远距离比对与溯源体系建设，形成可重复、可审计的验证链路，为未来可能的国际标准更新提供坚实证据；另一方面，要面向工程化优化体积、功耗、环境适应性与长期运行可靠性，推动可搬运光钟实地测量、应急保障、重大工程监测等场景落地。 值得关注的是，此次技术突破也为可搬运光钟与星载光钟提供了更明确的实现路径。星载化将把高精度时间基准延伸到空间平台，服务更高精度的轨道测定与星间链路同步，为未来卫星导航系统能力升级、构建全球统一的超高精度时间基准网络打下基础。 前景：光学时间标准加速成型，我国有望在新一轮国际计量变革中占据重要位置 当前，国际上多家机构正围绕光学原子钟开展竞速研发与比对验证。总体而言，全球多数光钟综合性能此前多集中在10^-18量级，少数顶尖团队不断逼近更高水平。此次我国团队在双关键指标上同时达到10^-19量级，表明我国已具备在高端时间频率领域同台竞争的系统能力。下一步，随着更多独立装置的建成与互比对工作推进，我国有望在国际时间尺度形成、标准验证与工程应用拓展上取得更大主动。 同时也应看到，“秒”的重定义不仅是单台装置的性能比拼，更是体系化能力的集中体现，包括稳定运行、长期比对、标准传递、应用服务与国际协同等。围绕这些环节持续投入与开放合作，将决定成果能否转化为可持续的国家基础能力。
从追赶者到并跑者，中国科学家在时间测量领域实现了跨越式发展，既是基础研究厚积薄发的缩影，也折射出国家战略科技力量的整体提升。当"300亿年误差1秒"的刻度被镌刻进人类探索自然的坐标系时——这项突破早已超越技术本身——成为衡量一个国家创新能力的标尺；面向未来，更多"从0到1"的原始创新，正等待中国科研工作者在星辰大海的征途上继续书写。