全球量子精密测量领域的竞争正持续升温，中国与欧洲的科研团队几乎同期在核光钟研究领域取得标志性进展，双方分别通过不同的技术路径实现了钍-229核光钟的稳定闭环运行，这也是人类首次将可运行的计时基准从原子外层电子能级深入到原子核内部，标志着量子精密测量的研究边界实现了关键拓展。

　　核光钟以原子核的能级跃迁作为计时的“节拍器”，由于原子核的尺度远小于原子尺度，受外界温度、磁场、电磁脉冲等各类干扰的影响更小，原理上有望实现比现有顶尖原子钟更高的精度与稳定性。目前已实现的核光钟原型单日频率漂移误差约为300万年偏差1秒，尚未超越最顶尖传统原子钟的长期精度，但其技术潜力已经引发全球相关科研领域的高度关注。

核光钟核心技术攻关实现关键突破

　　长期以来，现代科技体系的时间基准由原子钟提供，依靠原子外层电子的能级跃迁计时，支撑着卫星导航、电力通信、深空探测等领域的精准运行。但电子能级易受各类外界环境干扰，其精度已经逐步逼近理论天花板，核光钟的出现为突破这一瓶颈提供了全新的可能。

　　清华大学物理系副教授、北京量子信息科学研究院兼聘研究员丁世谦带领的研究团队，在国际上首次研制出148纳米连续波真空紫外激光，解决了精确驱动钍-229原子核内部能级跃迁的核心光源难题。面对钍-229核素极其稀缺的制约条件，团队在多方协同攻关下，仅使用1.4微克钍-229就一次性成功生长出毫米尺度的高质量掺钍氟化钙晶体，单次生长所用核素仅约为同期欧洲团队的二百分之一，为核光钟研制奠定了关键材料基础。

　　依托自主研发的核心光源和特制晶体，研究团队进一步开展了钍-229核跃迁精密光谱测量，获得高分辨率核跃迁吸收光谱，并实现快速吸收信号读出。通过筛选窄线宽、低温度敏感性的核跃迁谱线作为频率参考，团队建立了基于核跃迁信号的激光频率反馈控制系统，首次完成了从核跃迁光谱测量到核跃迁频率基准实际运行的关键跨越，实现的核光钟秒级稳定度优于同期欧洲团队接近一个数量级，性能处于国际领先水平。

全球量子精密测量进入应用转化关键期

　　当前，全球量子精密测量技术正从基础研究阶段逐步走向资源勘探、防灾减灾、国防军工等各类实体应用场景，行业竞争的焦点已经从“能不能测”转向“能不能用”，其中量子传感被认为是量子技术中最贴近商业化、路径最短的分支。

　　奥地利维也纳工业大学原子物理学家、欧洲团队主要成员托尔斯滕·舒姆坦言，制造出核光钟是“梦想成真”，这一领域在不久前还是一个“平静的小众领域”，“现在我们有了激烈但友好的全球竞争”。随着相关研究成果的不断落地，量子精密测量的技术价值正在从实验室的理论验证逐步转向产业端的实际落地，不同国家的科研团队和产业机构都在加快相关技术的转化节奏。

　　清华大学物理系主任、杨振宁高等研究院教授翟荟表示，核光钟有望成为新一代时间频率基准，其研制成功是本世纪以来量子精密测量领域的重要突破。核光钟的研制成功及稳定运行意味着量子操控的能力深入到原子核尺度，为量子精密测量和量子操控开辟了新的研究方向。

工程化落地仍面临多重核心挑战

　　当前全球量子精密测量整体处于基础研究向应用转化的关键期，核光钟这类前沿设备目前仍存在体积庞大、运行条件苛刻等现实问题，后续的小型化、低功耗、环境适应性工程化攻关，以及星载、车载、舰载等不同场景的适配工作，是各国科研团队共同面临的核心挑战。

　　丁世谦介绍，目前团队已经建立起从核心光源、核光钟晶体、核跃迁光谱到闭环运行的完整技术体系。固态核光钟兼具高精度潜力与小型化、集成化优势，未来有望为卫星导航、深空探测等场景中的高精度时间频率需求提供实用的技术选择，同时钍-229核跃迁对基本常数变化等新物理效应格外敏感，可为检验基本物理规律提供新的精密探测平台。

　　中国凭借完整的工业体系和广阔的应用市场，已经成为全球量子精密测量领域的重要参与者。在时间频率、量子磁力仪、量子电流传感等细分方向，中国的科研成果处于国际第一梯队，相关领域的科研力量正加快工程化转化和产业生态构建，推动更多量子精密测量技术从实验室走向实际应用场景。

(编辑：徐松丽)