近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事张强、姜海峰、彭承志等与上海技物所、新疆天文台、中科院国家授时中心、济南量子技术研究院和宁波大学等单位合作，首次在国际上实现百公里级的自由空间高精度时间频率传递实验，时间传递稳定度达到飞秒量级，频率传递稳定度达到千亿亿分之一。实验结果有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性，向建立广域光频标网络迈出重要一步。该成果于2022年10月5日晚在线发表于国际学术期刊《自然》。

　　如何测量时间？因为原子钟的优异性能，在1967年第13届国际度量衡会议上，秒由铯原子钟重新定义。从此，时间基准所依据的不再是天体规律，而是量子世界中原子的行为，铯原子钟可以做到一亿年只有1秒误差。铯原子钟的频率在微波波段，科学家们又开发了锶、镱等新型原子钟，它们的频率更高，在光学波段，因此被称作“光学原子钟”，简称“光钟”。光钟的测量精度已经可以达到千亿亿分之一，在整个宇宙年龄的时间尺度上，误差还不到1秒。因此，国际计量组织计划2026年讨论“秒”的重新定义。

　　时间又是如何被传播的？目前常用的时频传递方式有微波和光纤。但光纤和微波各有其局限性，例如一些偏远地区还没有铺设光纤，也无法满足海上导航和定位的需要；微波的频率比可见光低很多，这就像一把刻度疏松的尺子，在根本上限制了微波时间传递的精度。光梳，是一种超短脉冲激光，其光谱具有很奇特的性质：含有一系列不同的频率信号，就像一个个梳齿。光梳的出现，让人们可以更加精确、也更为容易地去测量频率和时间间隔。光梳技术已广泛应用于光钟、激光雷达、天文观测等领域。

　　光钟的测量精度已达到千亿亿分之一，很有可能成为下一代时间频率标准，如何实现精度千亿亿分之一的时间传递？全球性光钟网络的建立，急需高精度的自由空间时频传递技术。之前，这一技术最多只能实现10公里量级的传输距离且信噪比低。最近，潘建伟团队基于光梳技术成功实现了自由空间相距113公里的时频传递，精度达到千亿亿分之一，满足了通过卫星进行高精度时频传递的需求。

　　百公里高精度时频传递实验示意图。采访对象提供

　　这一突破不仅带来地面上远距离时频传递的应用，还为未来基于中高轨卫星的高精度星地时频传递奠定了基础。

　　审稿人高度评价该工作：是星地自由空间远距离光学时间频率传递领域的一项重大突破，将对暗物质探测、物理学基本常数检验、相对论检验等基础物理学研究产生重要影响。”