潘建伟团队研究新成果

蔡汉以

2021-04-13

（来源：量子物理与量子信息研究部）中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、彭承志、姜海峰等实现长距离大损耗自由空间高精度时间频率传递实验，在大气噪声、链路损耗、传输延迟效应等多角度仿真了高轨卫星星地高精度时频传递，验证了基于中高轨卫星实现万秒E-18量级稳定度的星地时频传递的可行性，为未来空间光频标科学实验和洲际光钟频率传递和比对奠定了基础。该成果于2021年4月6日在线发表在国际学术知名期刊《Optica》上[Optica,8(4),471-476 (2021)。

高精度的时间/频率传递和比对技术广泛应用于所有大尺度精密测量系统，在计量科学、相对论检验、引力波探测、广域量子通信、深空导航定位等方面具有重要应用价值。目前国际计量标准体系正处于量子化阶段，由于具有最高准确度，频率标准在精密测量和国际计量体系中居于核心地位，目前除物质的量（mol）外其他基本物理量均直接或间接地溯源到频率标准。另一方面，新型光频标技术的快速发展，导致了其精准程度已经比原有“秒”定义频标好两个数量级；国际计量组织计划2026年讨论“秒”定义变更，技术路线图的重要一环就是洲际E-18量级光频标的时间频率比对。超长距离高精度时间频率传递和比对是目前国际计量和精密测量急需解决的难题，星地传递方式被认为是解决该问题的最可行方案。

在该项工作中，研究团队选用双光梳线性光学采样的时间测量技术路线，相对于多频微波、单光子等测量方法，该路线兼具高测量分辨率和断光续传可靠性等优点，但实现方式较为复杂。首先，研究团队全面分析了星地链路损耗、多普勒效应、链路时间非对称、大气引入噪声等因素，得出高轨卫星链路具有更长的过境和共视时间、更低的多普勒效应，更有利于实现高稳定的星地时频比对和传递链路的结论。基此，研究团队从大气噪声、链路损耗和延迟时间方面设计了高轨星地时频传递链路模拟实验。通过低噪声光梳放大、低损耗高稳定双光梳干涉光路和高精度高灵敏度线性采样等关键技术攻关，研究团队在上海市区成功搭建了16公里水平大气自由空间高精度的双光梳时频传递链路，在72dB平均链路损耗和模拟长达1s链路传输延迟下，成功实现了4E-18@3000s稳定度的时频传递。实验结果表明，基于高轨星地链路实现万秒E-18量级稳定度的时频传递具有可行性。

中国科学技术大学副研究员沈奇和特任副研究员管建宇是本论文的共同第一作者。该工作得到科技部、基金委、中科院、安徽省和上海市等部门的资助和支持。

（潘建伟，男，汉族，1970年3月11日生，浙江东阳人，物理学家，教授，博士生导师，毕业于中国科学技术大学、维也纳大学，博士。）

附：1978年全国科学大会

1978年3月18日下午，全国科学大会在北京人民大会堂隆重开幕。邓小平在大会开幕式上明确指出“现代化的关键是科学技术现代化”，“知识分子是工人阶级的一部分”，重申了“科学技术就是生产力”。

邓小平：正确认识科学技术是生产力，正确认识为社会主义服务的脑力劳动者是劳动人民的一部分，这对于发展我国科学事业有极其密切的关系。

来自全国各地的5586名代表出席了这次大会，代表中最年轻的22岁，最年长的90岁。动物学家陈世骧激动地说：“今天，我们科学界的春天又回来了。我永远不会忘记这个日子！”

邓小平：（掌声）科学技术是生产力，从事体力劳动的、从事脑力劳动的，都是社会主义社会的劳动者（掌声）……历经磨难的科学家们在台下听得热血沸腾，好多人眼含热泪把手高高地举过头顶，双手拍得通红。

原国家科学技术委员会副主任吴明瑜：参加会议年纪大的像金善宝，农科院院长82岁，听了讲话以后激动得不行，说我要像28岁那样来继续奋斗。

王琦：这是人民的春天，这是科学的春天，让我们张开双臂，热烈地拥抱这个春天吧……3月31号，中央人民广播电台播音员王琦在全国科学大会闭幕式上宣读了时任中国科学院院长郭沫若的书面讲话《科学的春天》，为大会画上圆满的句号。

王琦：哗……真像如雷如潮水一般的掌声，我不讲下边的这句话，这个掌声一直延续下去，后来我看，如果再这样念就怕把这会议拖得时间太长了，掌声还没有停止，我就把下一句读出来，当我下句刚刚说完，下边又马上呼应起来，又是热烈的掌声。

1978年全国科学大会是我国科学史上一次空前的盛会，在中国科技发展史上具有里程碑的意义。这次大会，不仅确立了一个国家尊重知识、尊重人才的根本方针，也为中国未来的发展指明了方向，成为改革开放的先声。