中評社北京1月22日電／據科技日報報導，德國聯邦物理技術研究院團隊成功開發出一系列先進的光學原子鐘，其中包括單離子時鐘和光晶格時鐘。這些新型時鐘展示了前所未有的精度，可比現有的定義國際單位制中“秒”的銫原子鐘精確1000倍以上。相關研究成果發表在最新一期《物理評論快報》上。
下一代原子鐘利用激光頻率作為計時基礎，其頻率大約是當前銫原子鐘所使用的微波頻率的100000倍。儘管還在評估階段，但部分現有光學原子鐘的準確性已經達到了銫鐘的100倍。隨著進一步的測試和全球範圍內的對比，它們有望成為重新定義“秒”的關鍵工具。
在光學原子鐘的工作原理中，原子被特定頻率的激光照射，這導致原子改變其量子態。為了確保這種轉變發生，必須保護原子不受外界干擾，並且要精確測量任何剩餘的影響。對於含有囚禁離子的光學原子鐘而言，這一過程特別有效。離子可以被電場捕獲，在真空中保持在極小的空間內，從而實現接近理想、無干擾的量子系統。因此，離子鐘的相對系統不確定度能夠達到小數點後18位以外的水平。換句話說，如果從宇宙大爆炸開始計時，這樣的時鐘最多只會有一秒的誤差。
傳統上，這些時鐘依賴於單一的時鐘離子發出的信號，需要長時間（有時長達兩周）來測量頻率。為提高效率，新開發的時鐘引入了並行化處理，即多個不同種類的離子可以在同一離子阱中同時被捕獲。這些離子相互作用形成晶體結構，並結合不同類型的離子特性來增強性能。 |
