您现在的位置是:探索 >>正文
全球量子精密测量技术竞速升温
探索491人已围观
简介近期,全球量子精密测量领域接连迎来标志性进展。中国清华大学团队与欧洲多国联合研究团队几乎同期在《自然》杂志发表核光钟研究成果,分别通过不同技术路径实现了钍-229核光钟的稳定闭环运行,这是人类首次将可 ...
近期,全球全球量子精密测量领域接连迎来标志性进展。量精量技中国清华大学团队与欧洲多国联合研究团队几乎同期在《自然》杂志发表核光钟研究成果,密测分别通过不同技术路径实现了钍-229核光钟的术竞速升稳定闭环运行,这是全球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。
奥地利维也纳工业大学原子物理学家、量精量技欧洲团队主要成员托尔斯滕·舒姆坦言,密测制造出核光钟是术竞速升“梦想成真”。这一领域在不久前还是全球一个“平静的小众领域”,“现在我们有了激烈但友好的量精量技全球竞争”。
核光钟精度有望超过原子钟
长期以来,密测现代科技体系的术竞速升时间基准由原子钟提供,依靠原子外层电子的全球能级跃迁计时,支撑着卫星导航、量精量技电力通信、密测深空探测等领域的精准运行。但电子能级易受温度、磁场、电磁脉冲等外界环境干扰,其精度已经逐步逼近理论天花板。核光钟以原子核的能级跃迁作为“节拍器”,原理上受外界干扰更小,有望实现比现有顶尖原子钟更高的精度与稳定性,因此成为全球计量与物理界共同攻关的前沿方向。
2024年,包括美国国家标准技术研究院(NIST)在内的3个研究团队报告称,他们使用激光触发钍核内的时钟转变。此前,这些跳跃的能量仅被间接测量。物理学家首次直接观测到核跃迁信号,完成了从理论预言到实验验证的跨越,但当时尚未实现闭环锁定的连续计时。
2026年,技术攻关进入集中收获期。6月,由维也纳工业大学、德国联邦物理技术研究院等机构组成的欧洲团队发布预印本,搭建了带反馈回路的钍-229光学核钟;10月,清华大学团队与欧洲团队几乎同期在《自然》发表正式成果,二者分别采用不同技术路线实现了核光钟的稳定闭环运行:欧洲团队采用高浓度钍晶体光管吸收读出方案,中国团队采用自主研制的148纳米真空紫外激光与低浓度掺钍氟化钙晶体方案,在秒级稳定度指标上各有突破。
以色列魏茨曼科学研究所理论物理学家吉拉德·佩雷斯同期评论这两项工作时表示,核光钟已经从一个 “有潜力的系统”,发展成为“一台可用的精密仪器”,能够用于探索新的物理学。在他看来,这只是该领域加速发展的起点。
NIST在8月发布的官方技术评估中指出,当前两支团队的核光钟原型运行均具有可靠性,单日频率漂移对应的误差约为300万年偏差1秒,但仍未超越目前最顶尖的传统原子钟的长期精度每400亿年误差不超过1秒。真空紫外激光效率提升、晶体材料优化、系统小型化与环境适应性提升,都是各国团队下一步共同攻关的核心方向。
竞争焦点转向“能不能用”
核光钟的密集突破,只是全球量子精密测量领域竞争的一个缩影。作为量子科技三大核心方向之一,量子精密测量利用量子态的特性实现对物理量的超高精度测量,覆盖时间、重力、磁场、电流、惯性等多个维度,被称为“量子级的尺子”,正从基础研究逐步走向资源勘探、防灾减灾、国防军工、高端制造等实体应用场景。
全球主要科技国家均已将量子精密测量上升到战略竞争领域。例如,量子重力仪可用于地下资源勘探和地质监测场景。美国AOSense公司研发的高精度量子重力设备中,部分产品已进入工程化阶段,美国国家航空航天局和能源企业是其重要用户。欧盟通过“量子旗舰计划”,拟于2030年前投入10亿欧元,整合多国科研力量推动量子传感技术的商业化应用,在量子磁力仪、原子干涉仪领域形成较强的产业转化能力。日本、韩国也相继出台专项战略,强化量子精密测量技术的研发与出口管制。
竞争的焦点正逐步从“能不能测”转向“能不能用”。在时间频率领域,除了前沿的核光钟探索,光晶格钟等成熟技术路线也在持续迭代。中国科学技术大学团队研发的锶原子光晶格钟,稳定度和不确定度均突破10-19量级,跻身国际先进梯队,为国际单位制“秒”的重新定义提供了中国数据。
量子控制企业Q-CTRL首席执行官迈克尔·比尔库克表示,量子传感是量子技术领域里最贴近商业化的分支,也是“近期最大赢家”。
美国斯坦福大学胡佛研究所于今年7月发布的《量子革命:盟友政策制定者的指南》显示,在量子计算、量子通信、量子精密测量三大方向中,作为量子精密测量核心应用形态的量子传感,商业化路径最短。
应用转化处于关键期
整体来看,全球量子精密测量仍处于基础研究向应用转化的关键阶段。即便是进展最快的核光钟,目前也还只是实验室原型装置,体积庞大、运行条件苛刻,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、舰载等场景适配,都是各国下一阶段共同面临的核心挑战。而在高端量子传感器芯片、核心光电器件等上游环节,全球产业链都存在不同程度的短板。
清华大学副教授丁世谦表示,这次突破为导航和通信设备中实现紧凑且坚固的光学时钟开辟了可能的道路。舒姆表示,使用晶体的核光钟已经在商业化开发中。
“此前,用于容纳钍-229所需的透明晶体在技术上要求高且生产成本高,这给任何实际应用带来了真正的限制。”英国曼彻斯特大学理论化学讲师哈里·摩根在核光钟研究评论中指出,“这一新方法是核光钟未来的重要进步,毫无疑问,这种装置是可行的,甚至可能比任何人预期的更接近。”
NIST的“NIST on a Chip”计划体现了这一转向:将原本只能在国家级计量实验室实现的高精度测量能力,压缩到芯片级设备中,推向工厂、医院、野外等真实场景。
在这场全球竞速中,中国凭借完整的工业体系、持续的科研投入和广阔的应用市场,已成为重要的参与者。在时间频率、量子磁力仪、量子电流传感等细分方向,中国科研团队的成果处于国际第一梯队,同时也在加快工程化转化和产业生态构建。随着各国投入持续加大,量子精密测量领域的技术迭代与产业落地有望进一步加速,为全球科技发展带来新的底层动力。
Tags:
相关文章
送礼新风口,甄友福八宝粥礼盒,解决经销商滞销痛点!
探索发布者:小宁 浏览量:774发布时间:2026/7/17 14:40:37 当下节庆礼品市场早已陷入低价内卷,多数礼盒风味单一、食材含量微薄,只能依靠中秋、春节短期冲量,节后 ...
【探索】
阅读更多纯碱市场早报,期货知识
探索昨日纯碱期 货主力合约2301小幅回落,收盘价为2403元/吨,下跌2元/吨。现货方面,暂无新增检修装置,国内纯碱企业整体开工率89.29%,环比上调1.96%,本周纯碱厂家总库存30.47万吨,环比 ...
【探索】
阅读更多2026年别墅家庭储能怎么选?海尔新能源,从“高效安装”到“AI调度”的硬指标解析
探索序言2026年,随着分时电价机制持续深化,峰谷价差进一步拉大,以及极端天气对电网稳定性的考验加剧,别墅家庭对“用电自由”和“停电无忧”的需求已从改善型消 ...
【探索】
阅读更多
热门文章
最新文章
友情链接
- 安徽集成举措促夏粮迎丰收
- 时尚紫色跳舞服装图片大全(紫色舞蹈服配什么颜色裙子)
- “苏北铁军” 登场!顺丰华东大区篮球赛开赛,一线快递员赛场释放活力
- 歌声点亮新就业群体平凡微光
- 晋江召开国庆节前安全稳定工作会议
- 8部门印发《促进智能家居消费行动方案》,红木行业迎多重利好
- 国庆中秋假期全国共处理快递包裹72.31亿件
- 视频丨聚焦“四极”方向 科学前沿极限突破计划启动实施
- 一句“最佳向导”,折射志愿服务温度
- 空调安装“潜规则”被扒!美的火三月掀桌破局:一价全包,终结隐形套路—万维家电网
- 浙江分布式光伏开发建设实施细则
- 农家书屋也可以这样“潮”
- 国庆市场“价”平稳 惠民菜篮“暖”人心
- 赛力斯主导问界后第一款新车,问界新M8开启预售,起售价高于老款
- 金融圈捷报!赛思高精度授时方案,接连落地多家头部期货、券商、银行及国家级交易平台
- 2026年10万百万医疗险推荐 ,四个选购要点看懂星相守2号
- 农场博仕复合果汁|抓消费红利,做高利润好卖的果汁!
- 新城发展拟分拆两座吾悦广场以REITs上市 预计募资15.41亿元
- 推荐几家做传世精品红木家具的品牌:一份给藏家的选品指南
- 1平米暖空间 1个月送出3000份餐水
- 汉阴县医共体城关分院在城关区域敬老院开展义诊活动
- 乳酸菌赛道大洗牌,谁能接住下一波渠道红利?
- 宣城绩溪:聚焦“小”个体 服务“大”民生
- 全国十大橱柜品牌排名及选择指南
- 中海拟分拆佛山千灯湖环宇城REIT登陆深交所 将认购约20%基金份额
- 浙江分布式光伏开发建设实施细则
- 这个暑假,处处可见“大手拉小手”
- 时尚紫色跳舞服装图片大全(紫色舞蹈服配什么颜色裙子)
- 初代《冰汽时代》Switch版本将于10月19日推出!预购开启
- 通胀就业推演 美中性利率或高位徘徊
- 国庆市场“价”平稳 惠民菜篮“暖”人心
- 赛力斯主导问界后第一款新车,问界新M8开启预售,起售价高于老款
- 国庆市场“价”平稳 惠民菜篮“暖”人心
- 国庆市场“价”平稳 惠民菜篮“暖”人心
- 8部门印发《促进智能家居消费行动方案》,红木行业迎多重利好
- 宣城绩溪:紫茄上市价格稳
- 什么是智能网联新能源汽车?
- “瓷蕴万象”陶瓷艺术展在莫斯科中国文化中心开幕 收藏资讯
- 长三角已成为我国创新活力最强劲地区
- 宣城绩溪:优化金融环境 赋能经济发展
- 【党建引领消保】泰康人寿安徽分公司积极参加2026年金融教育宣传周启动仪式
- 一勺下去,糯得挂勺!甘得美味!稠得丝滑!这粒福建“珍珠米” 吃法超多!
- 农家书屋也可以这样“潮”
- 红木家具收藏领军品牌有哪些?2026年权威盘点与选购指南
- 一勺下去,糯得挂勺!甘得美味!稠得丝滑!这粒福建“珍珠米” 吃法超多!
- 【党建引领消保】泰康人寿安徽分公司积极参加2026年金融教育宣传周启动仪式
- 建瓯万木林发现51.5米高枫香树 为福建有记录最高树
- 新玩家加一,曝荣耀也将入局阔直板,对标华为
- 又一家双平台 中海拿千灯湖环宇城试水商业不动产REITs
- 国庆市场“价”平稳 惠民菜篮“暖”人心