[国际期刊]《国际学术杂志》杂志在线发表《自然》杂志在线发表

10月5日23时,《国际学术杂志》《自然》杂志在线发表了中国科技大学教授潘建伟院士及其同事张江江海峰彭承志等与上海技术物所新疆天文台中科院国家计时中心济南量子技术研究院宁波大学等合作的新成果。该成果开发了大功率低噪声梳高灵敏度高精度线性采样高定性高效光传输等技术,首次在国际上实现了10公里级自由空间高精度时间频率传输。

评论者评价道:“这项工作是星地自由空间远距离光学时间频率传递领域的重大突破,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。”

近年来,基于超冷原子光光栅的光波原子钟的稳定度进入E-19级,形成新一代时间频率标准,可与广域高精度时间频率传递相结合,建立广域时间频率网络。将在精密导航位置全球定时广域量子通信物理学基本原理检查等领域发挥重要作用。例如,全球尺度时频传输的稳定性达到E-18水平时,可能会形成新一代的“秒”定义,2026年国际计量大会将讨论这种“秒”的重新定义。此外,高轨道空间重力场噪声环境低,光柱波数和时频传递的稳定性理论上可以进入E-21水平,对引力波探测暗物质搜索等物理学基本问题的研究将有很大的应用。

在此次发布的成果中,研究组发展了全极化光纤飞秒激光技术,实现了瓦特级功率输出的高精度光柱波数梳。基于低噪声平衡检测和集成干涉光纤光路模块,结合高精度相位提取后处理算法,以100飞秒以上的单时间测量精度实现NAVA大小的高灵敏度线性光学采样检测。进一步提高了光传送望远镜的稳定性和接收效率。

基于上述技术突破,研究小组在新疆乌鲁木齐成功实现了113公里的自由空间时频传输,时间传递万秒稳定度达到了飞秒水平,频率传递万秒稳定度高于4E-19,系统可以容忍最大链路损耗达到89dB。

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100公里高精度时频传递实验示意图


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