[潘建伟nature]国际学术期刊《自然》发表潘建伟院士等新成果

10月5日23: 00,国际学术期刊《自然》在线发表了中国科学技术大学教授潘建伟院士与同事张强江海峰彭承志等合作的新成果以及上海理工大学新疆天文台中科院国家授时中心济南量子技术学院宁波大学。该成果通过研制高功率低噪声光梳高灵敏度高精度线性采样高稳定高效率光传输等技术,在国际上首次实现了100公里自由空间的高精度时频传输,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迈出了重要一步。

审稿人评价说:“这项工作是卫星与地球自由空间远距离光时频传输领域的重大突破,将对暗物质探测基础物理常数检验相对论检验等基础物理研究产生重要影响。”

近年来,基于超冷原子光晶格的光波段原子钟的稳定性已经达到E-19级,将形成新一代时频标准。结合广域高精度时频传输,可以构建广域时频网络,在精确导航定位全球授时广域量子通信基础物理原理试验等领域将发挥重要作用。比如,当全球范围内时频传输的稳定性达到E-18的量级时,就会形成“秒”的新定义,2026年国际计量大会将讨论“秒”的重新定义。再者,高轨空间具有更低的引力场噪声环境,光频标和时频传递的稳定性理论上可以达到E-21级别,有望在引力波探测暗物质搜索等基础物理问题的研究中有重大应用。

在已发表的成果中,研究团队开发了全保偏光纤飞秒激光技术,实现了瓦级功率输出的高稳定度光频梳;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,实现了纳米级的高灵敏度线性光学采样检测,单次测量精度优于100飞秒。进一步提高了光传输望远镜的稳定性和接收效率。

在上述技术突破的基础上,研究团队在新疆乌鲁木齐成功实现了113km自由空间时频传输。每万秒时间传输的稳定性达到飞秒级别,每万秒频率传输的稳定性优于4E-19。系统最大容许链路损耗高达89dB,远高于中高轨道星地链路损耗的典型期望值,充分验证了星地链路高精度光频标比对的可行性。

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100 km高精度时频传递实验示意图


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