在時間測量的漫長歷史中,人類對“秒”的定義經歷了數次關鍵變革。早期,人們以地球自轉周期為基準,將一天劃分為86400等份,每份即為1秒。然而,地球自轉速度的微小波動導致這種定義方式存在天然缺陷,促使科學家尋找更穩定的計時標準。1955年,第一臺銫原子鐘的誕生開啟了量子計時時代——科學家發現銫-133原子基態的兩個超精細能級間躍遷頻率具有極高穩定性,不受溫度、壓力等環境因素干擾。1967年,國際計量大會正式采納這一發現,將“秒”定義為該躍遷對應9192631770個周期所經歷的時間。
隨著量子技術持續突破,計時精度迎來新的飛躍。近年來,基于光頻躍遷的光鐘技術逐漸成熟,其核心原理是通過測量原子或離子在光波段能級躍遷的頻率實現計時。由于光波頻率比微波高出數萬倍,光鐘的測量精度較傳統銫原子鐘提升百倍以上。中國科學技術大學物理學院團隊在該領域取得重要進展,其研發的光鐘裝置已達到國際領先水平,為重新定義“秒”提供了關鍵技術支撐。2023年召開的第27屆國際計量大會通過決議,計劃于2026年制定光鐘重新定義“秒”的技術路線圖,并將在2030年完成最終評估。
這場計時革命不僅關乎科學計量,更將深刻影響現代生活。從衛星導航到金融交易,從電力網絡到移動通信,所有依賴精確時間同步的系統都將因計時精度提升而獲得性能躍升。例如,全球定位系統(GPS)的定位誤差可能從目前的米級縮小至厘米級,5G通信的時延控制將更加精準。量子計時技術的普及還將推動基礎科學研究,為探索暗物質、引力波等前沿領域提供更精密的工具。
關于光鐘技術如何改寫時間標準、量子信息將帶來哪些變革性應用等話題,東方衛視《錨點》節目將于10月29日22點、上海電視臺新聞綜合頻道10月30日22點30分播出專題報道,深入解讀這場正在發生的計時革命。











