武漢大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)近日在量子精密測(cè)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，成功研發(fā)出全球體積最小的芯片原子鐘。這款微型化時(shí)頻基準(zhǔn)器件以2.3立方厘米的尺寸打破世界紀(jì)錄，其體積僅相當(dāng)于成年人指甲蓋大小，卻能在3.3萬(wàn)年內(nèi)保持時(shí)間誤差不超過(guò)1秒的超高精度，為國(guó)防、航天等戰(zhàn)略領(lǐng)域提供了自主可控的時(shí)間基準(zhǔn)解決方案。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用微波調(diào)制激光與原子相互作用技術(shù)路徑，通過(guò)重構(gòu)光與原子的能量交換機(jī)制，在確保時(shí)頻精度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的同時(shí)，將器件功耗降低至傳統(tǒng)原子鐘的百分之一。對(duì)比歐美同類產(chǎn)品，該芯片體積縮減至七分之一，綜合性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)全面超越，標(biāo)志著我國(guó)在微型化原子鐘領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。

在北斗導(dǎo)航、深海探測(cè)等國(guó)家重大工程中，時(shí)間同步精度直接決定系統(tǒng)性能上限。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)間誤差達(dá)到1納秒時(shí)，定位系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生0.3米的距離偏差。這款芯片原子鐘輸出的穩(wěn)定時(shí)頻信號(hào)，已成功應(yīng)用于低軌衛(wèi)星編隊(duì)飛行、水下聲學(xué)定位、無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)等復(fù)雜場(chǎng)景，有效解決了多平臺(tái)時(shí)間同步的技術(shù)難題。

據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，該產(chǎn)品突破了微型化真空封裝、抗輻射加固等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，形成完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。目前首批量產(chǎn)產(chǎn)品已交付航天科技集團(tuán)、中船重工等單位，在電力智能電網(wǎng)、5G通信基站等民用領(lǐng)域也完成部署驗(yàn)證。作為國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的芯片原子鐘，其規(guī)模化應(yīng)用將推動(dòng)量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)鏈加速形成。