尊龙凯时人生就是搏擁有兩個國家重點實驗室 ，一個國家大型科學儀器中心 ，一個國家台站網等4個國家級平台 ，各類省部級重點平台基地20餘個 。 現有職工600餘人 ，其中院士3人 、傑青13人 ，各類國家 、科學院 、省部級人才佔比60%以上 。2017年至今 ，在精密測量領域承擔了數十項重大重點項目 ，其中 ，國家戰略先導專項（2.5億元）1項 、重點研發計劃12項 、各類重大儀器研製專項10餘項 。精密探測技術和儀器已成為尊龙凯时人生就是搏滿足國家需求和社會經濟發展的優勢領域方向 。 ...
中國科學院精密測量科學與技術創新研究院（以下簡稱尊龙凯时人生就是搏）是由中國科學院武漢物理與數學研究所（始建於1958年） 、中國科學院測量與地球物理研究所（始建於1957年）融合組建而成 ，是湖北省首個中國科學院創新研究院 。 回望來時路 ，崢嶸六十載 。在方俊 、王天眷 、張承修 、李鈞 、李國平 、丁夏畦 、許厚澤 、葉朝輝等老一輩科學家的帶領下 ，尊龙凯时人生就是搏歷經幾代科技工作者的辛勤努力和開拓創新 ，解決了一系列事關國家全局的重大科...
尊龙凯时人生就是搏立足精密測量科學與技術創新 ，面向國家的重大戰略需求 ，發揮多學科交叉優勢 ，開展原子頻標與精密測量物理 、大地測量和地球物理 、綜合定位導航授時 、腦科學與重大疾病以及多學科交叉的數學計算等研究 ，促進以原子頻標 、原子干涉 、核磁共振 、重力測量 、地震探測等精密測量技術為核心的學科發展 ，形成精密原子 、精密分子 、精密地球三...
近日 ，尊龙凯时人生就是搏高克林 、管樺研究團隊成功研製出不確定度達4.8×10-18的室溫鈣離子光鍾 ，為下一步實現10-18量級的可搬運鈣離子光鍾打下了堅實基礎 。相關研究成果近期發表在國際學術期刊《物理評論應用》(Physical Review Applied)上 。
實現高精度的可搬運光鍾是實現光鍾應用的關鍵和必要條件 。國際計量局於2017年提出了參考光鍾重新定義秒的路線圖 ，其中一項條件是不同光鍾間的頻率比值的吻合度優於5×10-18 ，將高精度光鍾搬運到各個實驗室進行頻率比對是重要的方法之一 。在相對論大地測量學應用方面 ，1×10-18的光鐘不確定度對應於約1厘米的高程差 ，利用不確定度達到或優於10-18量級的光鍾進行比對有望實現厘米級或亞厘米級的高程差測量 ，為高程測量提供新的方案 。同時 ，可搬運光鍾應用於新一代綜合PNT體系建設中 ，可顯著提高體系的綜合性能指標 。
研究團隊此前研製出一台不確定度1.3×10-17的可搬運鈣離子光鍾 ，並搬運到中國計量科學研究院的北京昌平院區 ，實現了10-16量級的鈣離子光鍾絕對頻率測量 。在2021年3月19日召開的第22屆CCTF會議上 ，該團隊測量的鈣離子光鍾絕對頻率值第四次被採納 ，2022年4月13日 ，國際計量局正式採納鈣離子光頻躍遷為新增的次級秒定義參考 。
限制鈣離子光鐘不確定度進入10-18的主要因素為黑體輻射頻移不確定度(BBR shift uncertainty) 。黑體輻射頻移與選擇的光鐘體系（原子頻率躍遷的極化率差）相關 ，同時與環境溫度的4次方成正比 ，對溫度非常敏感——離子所處的環境溫度以及溫度的漲落相關 。由此對溫度效應的抑制 ，實驗上可以採用的方法有兩種 ，一是直接降低離子所處環境溫度；二是減小離子所處環境的溫度變化 。這兩種方案分別適用於實驗室型光鍾和對魯棒性要求更高的可搬運光鍾 。團隊此前通過採用液氮低溫系統將離子所處的環境溫度從室溫（約300 K）降至液氮溫度（約80 K） ，極大地降低了鈣離子光鐘的黑體輻射頻移及不確定度 。經過近四年努力 ，最終將液氮低溫鈣離子光鐘的黑體輻射頻移不確定度降低至2.7×10-18(Phys. Rev. Applied 17, 034041 (2022)) 。
主動溫度控制的室溫鈣離子光鍾
左 ：室溫鈣離子光鍾；右 ：基於水冷系統的主動溫度控制
此次 ，為實現可搬運 ，團隊從減小離子所處環境的溫度變化出發 ，搭建了一台全新的室溫鈣離子光鍾 ，通過水冷系統對該光鐘的物理系統進行主動控溫 ，將光鍾運行過程中的環境溫度不確定度減小至±0.3 oC 。同時採用有限元分析計算了離子阱各組件對鈣離子的有效立體角 ，並結合真空內的測溫探頭和紅外相機監測和評估了離子阱各組件的平均溫度 ，最終將該室溫鈣離子光鐘的黑體輻射頻移不確定度減小至4.6×10-18 。同時 ，通過對鈣離子光鐘的其餘系統誤差項進行細緻評估 ，該鈣離子光鐘的總系統不確定度為4.8×10-18 。在此基礎上 ，團隊通過進行新搭建的室溫鈣離子光鍾和實驗室已有的低溫鈣離子光鐘的頻率比對 ，獲得的總的不確定度為7.5×10-18（統計不確定度為4.9×10-18 ，系統不確定度為5.7×10-18） 。該結果驗證了黑體輻射頻移評估的可靠性 。
隨着鈣離子光鐘不確定度指標的不斷提高 ，同時結合鈣離子光鐘相對簡單的特點 ，可研製成小型化 、准連續和高可靠性的高精度可搬運光鍾 ，並將在精密測量物理 、時間基準 、相對論大地測量 、導航定位等方面獲得廣泛的應用 。
本研究得到了科技部 、國家自然科學基金委和中科院長期以來的大力支持 。
文章連結 ：http://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.19.064004
科研動態
尊龙凯时人生就是搏研製出不確定度達E-18量級的室溫鈣離子光鍾
近日 ，尊龙凯时人生就是搏高克林 、管樺研究團隊成功研製出不確定度達4.8×10-18的室溫鈣離子光鍾 ，為下一步實現10-18量級的可搬運鈣離子光鍾打下了堅實基礎 。相關研究成果近期發表在國際學術期刊《物理評論應用》(Physical Review Applied)上 。
實現高精度的可搬運光鍾是實現光鍾應用的關鍵和必要條件 。國際計量局於2017年提出了參考光鍾重新定義秒的路線圖 ，其中一項條件是不同光鍾間的頻率比值的吻合度優於5×10-18 ，將高精度光鍾搬運到各個實驗室進行頻率比對是重要的方法之一 。在相對論大地測量學應用方面 ，1×10-18的光鐘不確定度對應於約1厘米的高程差 ，利用不確定度達到或優於10-18量級的光鍾進行比對有望實現厘米級或亞厘米級的高程差測量 ，為高程測量提供新的方案 。同時 ，可搬運光鍾應用於新一代綜合PNT體系建設中 ，可顯著提高體系的綜合性能指標 。
研究團隊此前研製出一台不確定度1.3×10-17的可搬運鈣離子光鍾 ，並搬運到中國計量科學研究院的北京昌平院區 ，實現了10-16量級的鈣離子光鍾絕對頻率測量 。在2021年3月19日召開的第22屆CCTF會議上 ，該團隊測量的鈣離子光鍾絕對頻率值第四次被採納 ，2022年4月13日 ，國際計量局正式採納鈣離子光頻躍遷為新增的次級秒定義參考 。
限制鈣離子光鐘不確定度進入10-18的主要因素為黑體輻射頻移不確定度(BBR shift uncertainty) 。黑體輻射頻移與選擇的光鐘體系（原子頻率躍遷的極化率差）相關 ，同時與環境溫度的4次方成正比 ，對溫度非常敏感——離子所處的環境溫度以及溫度的漲落相關 。由此對溫度效應的抑制 ，實驗上可以採用的方法有兩種 ，一是直接降低離子所處環境溫度；二是減小離子所處環境的溫度變化 。這兩種方案分別適用於實驗室型光鍾和對魯棒性要求更高的可搬運光鍾 。團隊此前通過採用液氮低溫系統將離子所處的環境溫度從室溫（約300 K）降至液氮溫度（約80 K） ，極大地降低了鈣離子光鐘的黑體輻射頻移及不確定度 。經過近四年努力 ，最終將液氮低溫鈣離子光鐘的黑體輻射頻移不確定度降低至2.7×10-18(Phys. Rev. Applied 17, 034041 (2022)) 。
主動溫度控制的室溫鈣離子光鍾
左 ：室溫鈣離子光鍾；右 ：基於水冷系統的主動溫度控制
此次 ，為實現可搬運 ，團隊從減小離子所處環境的溫度變化出發 ，搭建了一台全新的室溫鈣離子光鍾 ，通過水冷系統對該光鐘的物理系統進行主動控溫 ，將光鍾運行過程中的環境溫度不確定度減小至±0.3 oC 。同時採用有限元分析計算了離子阱各組件對鈣離子的有效立體角 ，並結合真空內的測溫探頭和紅外相機監測和評估了離子阱各組件的平均溫度 ，最終將該室溫鈣離子光鐘的黑體輻射頻移不確定度減小至4.6×10-18 。同時 ，通過對鈣離子光鐘的其餘系統誤差項進行細緻評估 ，該鈣離子光鐘的總系統不確定度為4.8×10-18 。在此基礎上 ，團隊通過進行新搭建的室溫鈣離子光鍾和實驗室已有的低溫鈣離子光鐘的頻率比對 ，獲得的總的不確定度為7.5×10-18（統計不確定度為4.9×10-18 ，系統不確定度為5.7×10-18） 。該結果驗證了黑體輻射頻移評估的可靠性 。
隨着鈣離子光鐘不確定度指標的不斷提高 ，同時結合鈣離子光鐘相對簡單的特點 ，可研製成小型化 、准連續和高可靠性的高精度可搬運光鍾 ，並將在精密測量物理 、時間基準 、相對論大地測量 、導航定位等方面獲得廣泛的應用 。
本研究得到了科技部 、國家自然科學基金委和中科院長期以來的大力支持 。
文章連結 ：http://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.19.064004