中国科学技术大学吉鹏教授团队在原子钟领域取得重大突破，成功将锶光晶格钟的系统不确定度降低至9.2×10⁻¹⁹，这一精度水平已达到国际计量界对“秒”重新定义所需的标准。该成果标志着中国在下一代时间频率基准研究方面跻身***列。
目前国际通用的“秒”定义基于铯133原子的9192631770次振荡周期。然而，随着科技发展，基于光频的“光学原子钟”因其更高的测量精度，正逐步成为替代传统铯钟的新候选标准。锶光晶格钟作为光学原子钟的重要分支，利用激光将锶原子囚禁在光晶格中进行超精密测量，其理论精度远超现有铯原子钟。
本次研究针对的“Sr1光晶格钟”是中国科学技术大学长期运行的核心设备。团队通过多项关键技术革新，将装置及环境因素导致的系统误差压缩至前所未有的低水平。科学媒体Science Alert评价称，该钟的精度意味着即使连续运行300亿年，时间误差也仅约1秒。
影响原子钟精度的主要干扰因素包括“黑体辐射频移”和“光晶格频移”。前者源于环境热辐射导致原子能级微小变化，后者则因囚禁原子的激光本身对原子产生扰动。团队通过高精度热力学模拟与实验相结合，将黑体辐射频移的不确定度控制在6.3×10⁻¹⁹以内。针对光晶格频移，研究人员创新性地加宽了囚禁激光束，使其直径从传统的37微米扩大至155微米，有效降低了原子间的相互作用干扰，使相关频移量降至-5.7×10⁻¹⁹，仅为此前研究水平的约三分之一。
此外，团队采用超低噪声的高性能反射镜稳定激光频率，使系统在3万秒平均时间内的频率稳定度达到6.2×10⁻¹⁹。综合各项改进，该钟在常规运行条件下的光晶格频移不确定度约为6.3×10⁻¹⁹，整体系统不确定度成功突破2×10⁻¹⁹量级，满足了国际计量委员会提出的单台光学钟需达到2×10⁻¹⁸不确定度的再定义门槛。
尽管单台设备已达标，但国际计量界对“秒”的重新定义仍要求至少三个独立机构在相同条件下运行同类光学钟，且各自系统不确定度均需低于2×10⁻¹⁸，以交叉验证结果的可靠性。因此，该成果虽具里程碑意义，但“秒”的正式重新定义尚需全球多机构协同推进。
中国科研团队在精密测量领域的持续突破，不仅提升了国家时间频率基准的自主可控能力，也为未来在导航、深空探测、基础物理检验等高端应用中提供了核心支撑。随着光学原子钟技术逐步走向实用化，中国在下一代时间标准制定中的话语权将进一步增强。