30万年误差1秒的原子钟国产了！

2023-08-14 18:11

时间，是我们看不见摸不着却真实存在的东西。

老式挂钟靠单摆带动，机械手表靠精密齿轮转动，电子手表靠晶振电路，而咱们的北斗卫星用就是“原子钟”！

01．原子钟，丈量宇宙

各类钟表大家并不陌生，原子钟听起来“高大上”，但本质上它也就是个计时器。可是，它并不简单。原子钟的时间计时，是根据原子能级跃迁产生的特定频率来确定的。常见的原子钟有铯、氢、铷、CPT等，常用的是铯－133原子钟。

由于这里面需要的知识太复杂，笔者就不一一赘述，简单来说，就是铯－133原子经过气化之后，放置在特定的磁场中。原子在空间中是毫无规律（量子力学说概率）运动的，但在我们设定好的环境下，铯－133原子在能级跃迁中总会产生固定频率的共振频率9192631770HZ。1967年，在第十三届度量衡大会上基于铯原子定义了1秒时间。使得误差大大缩小，精确度越来越高。尤其是宇宙、航空航天领域，微小的时间误差计算出的结果可能有巨大的差别。

02．打破垄断，国内量产

8月10日，据天津日报报道，天津华信泰科技有限公司建设的国内首条芯片原子钟生产线日前在滨海高新区落成投产。该条生产线可达到年产3万台的生产能力，其落成投产表明我国在芯片原子钟领域打破国外垄断，满足国内该技术产品在相关领域的迫切需求。

上文提到，原子钟有很多种，此次投入量产的就是CPT原子钟。CPT原子钟是利用原子的相干布局囚禁原理而实现的一种新型原子钟，可以做到真正的微型化。CPT原子钟可以集成到一个芯片上，国内也称之为芯片级原子钟，是迄今为止能够用电池供电长时间工作的唯一的一种原子钟。

CPT原子钟具有微型化、低功耗和精度高的特点。由于这些特点，CPT原子钟在远程通讯系统定时、大范围通讯网络同步、武器装备的便携化等军、民应用方面具有很好的应用前景。例如，CPT应用于GPS接收机，可以显著提高导航定位精度。欧美等西方国家已经把便携式和微型化CPT的研发作列入国家战略发展目标。现如今，我们已经可以实现国产化并量产！由于它的出现，推动了海底勘探节点（OBN）的研制，海底石油勘探发生了革命性升级，实现了全水域、高效率、采集道数不受限、勘探成本大幅下降等诸多优点。这条生产线的投产不仅标志着我国长期被国外垄断的芯片原子钟国产化，更重要的是成功将技术产品实现了产业化。随着中国在原子领域不断地创新突破、未来我们一定会打破越来越多的垄断，走出属于中国自己的发展之路！