近日，中科院精密測量科學與技術創新研究院（以下簡稱精密測量院）成功研制出不確定度達3×10-18的鈣離子光頻標，相當于105億年偏差不到1秒，使我國擁有了國際上第五種最高精度量級原子光頻標。相關成果發表于《物理評論應用》。

　　當前，世界測量精度最高的物理量是光頻，最高精度達10-18量級。其中原子光頻標是光頻精密測量的典型代表。截至目前，國際上僅有鍶原子光頻標、鐿原子光頻標、鋁離子光頻標及鐿離子光頻標等4種原子光頻標的不確定度達到該量級。

　　精密測量院研究員高克林團隊解決了黑體輻射頻移、多普勒頻移、微運動效應、電四極頻移等影響鈣離子光頻標不確定度的關鍵物理問題與技術難題。

　　同時，通過兩束相向的鐘躍遷探測激光間的頻率比對，研究團隊精確評估了由離子阱微小移動造成的一階多普勒頻移，通過微運動三維邊帶譜的方法每天對離子微運動進行優化與評估，以降低液氮容積變化對離子阱內剩余電場的影響。此外，他們還通過設置特定的主磁場方向以降低液氮容積變化對鐘躍遷電四極頻移的影響等，最終在國際上首次實現了液氮低溫鈣離子光頻標，不確定度達到3×10-18。

　　研究人員表示，高精度光頻標有助于提高基本物理量的定義、基本物理常數是否隨時間變化測量和基本物理定律檢驗等的精度，從而推進基礎物理研究，探索新物理；同時在時間基準、相對論大地測量、導航定位等方面具有廣泛的應用場景。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.034041

來源： 中國科學報 荊淮僑