日本國家信息和通信研究所（NICT）將光晶格鐘和氫微波激射器結合產生精確時頻標準實時信號。這一光學-微波混合系統(tǒng)產生的信號持續(xù)半年無中斷。

由此得出的“1秒”單位比當前的協(xié)調世界時（UTC）更準確，持續(xù)運行半年與地球時間（TT）（國際計量局處理后最準確的時間標準）相差0.8納秒。這個演示證明了光鐘可在未來十年內實現(xiàn)定義“秒”。這一成就發(fā)表于2018年3月9日的公開期刊《科學報告》中。

國家標準時間與世界協(xié)調時保持同步。銫原子的躍遷頻率用于定義“秒”長，銫原子鐘被直接用于守時。光鐘最近飛速發(fā)展，不確定度比微波鐘更低（理論上更精準）。然而，迄今還沒人能實現(xiàn)使用光鐘產生時間頻率標準的實時信號,因為光鐘很難持續(xù)運行1個月或更長時間。

日本國家信息和通信研究所時空標準實驗室的研究員，包括原子物理學家和時間構成專家，演示了一種新的時頻標準生成方法，即“光-微波混合時頻標準”，該方法將光晶格鐘和氫微波激射器結合產生時頻標準。“鍶-87”光晶格鐘每周運行3個小時以校準氫微波激射器的頻率，此外，利用最近25天的測量數(shù)據預測氫微波激射器頻率如何變化。進而接下來的一周提前調整氫微波激射器的頻率，以補償預測到的頻率漂移。

研究人員將由此得到的精確的時頻標準實時信號與兩個所謂的“紙鐘”——UTC和TT相比。光學時頻標準與UTC的時間差在5個月內擴大到了8納秒，但與TT（BIPM）的時間差仍保持在小于1納秒。

這些結果表明光學時頻標準比UTC更準確，并且在精度和穩(wěn)定度方面與TT（BIPM）媲美。UTC和TT（BIPM）是通過世界上超過400個原子鐘和最先進的銫噴泉原子鐘計算得到的數(shù)字產品，不是實時的時頻標準。而NICT產生的信號在6個月內產生真正的實時信號。

另一件要注意的是未來重新定義國際單位制秒的影響,對此,時間和頻率計量界最近開始討論這個問題。這種混合方法成功評估了UTC 6個月的月平均頻率，且結果與其他最先進的銫原子噴泉鐘報告的結果一致。基于光鐘校準UTC的基本能力是光鐘未來重新定義“秒”長的先決條件之一。

NICT生成日本標準時間（JST）。NICT期望利用這種混合方法逐步為JST生成系統(tǒng)服務。下一步將是建立冗余的光學頻率基準。另一光晶格鐘或單離子鐘將投入運行。可以通過光纖網絡或衛(wèi)星傳輸時間頻率將這些鐘與其他實驗室的鐘聯(lián)結。

研究人員表示“高精度光鐘有望成為大地測量傳感器來檢測重力環(huán)境的變化”。（中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院 柳銥雯 賈平）