时间是我们生活中最基本也最重要的概念之一，它影响着我们的日常活动、科学研究、社会发展等各个方面。
然而，你知道吗？时间并不是一个固定不变的东西，它可以被测量、调整、甚至重新定义。
近日，据香港知名国际媒体《南华早报》消息称，中国科学家建造超精确时钟：他们使用超冷锶原子和强激光，制造了一个稳定性和不确定度都低于5千亿分之一的光学时钟，可以在70亿年内只失去或增加一秒。
这项来自中国的最新科学成果，它有可能改变我们对时间的认识和使用，让我们的世界变得更加精确和高效。
什么是光学钟？
时钟是人类测量时间的工具，也是科学研究的基础设备。
我们常用的时钟有各种形式，比如日晷、摆钟、石英钟、电子钟等，它们都利用了某种周期性的物理现象，来产生规律的“滴答”声，从而计算时间的流逝。
然而，这些时钟的精度都受到了各种因素的影响，比如温度、湿度、重力、磁场等，它们会导致时钟的走时出现误差，使得时间的测量不够准确。
为了提高时间的精度，科学家们在20世纪中叶发明了原子钟，它利用铯原子在两种能级之间跃迁时发射或吸收的微波辐射，来确定一秒的长度。
目前，国际上通用的时间标准是由原子钟提供的，它的精度相当于每3000万年才会多走或少走一秒。
这听起来已经非常惊人了，但是对于一些对时间测量要求更高的领域，比如基础物理学、引力波探测、暗物质搜索等，原子钟的精度仍然不够。原子钟的精度受到微波频率的限制，无法达到更高的水平。
为了突破这一瓶颈，科学家们开始研究光学钟，它使用激光光束来驱动原子的电子跃迁，从而实现更高频率的“滴答”声。
光学钟的精度比原子钟高出两个数量级，相当于每300亿年才会多走或少走一秒。这意味着，如果光学钟在宇宙大爆炸之后就开始计时，到现在它的误差也不会超过一秒。
光学钟的精度已经超出了人类的想象，它可以让我们观察到一些原子钟无法检测到的微妙的物理效应，比如相对论的时间膨胀、地球的引力场变化、宇宙的膨胀速度等。
中国科学家在光学钟领域的最新进展
中国科学技术大学的潘建伟教授领导的团队，在光学钟领域取得了突破性的进展。
他们利用超冷锶原子和超稳定激光，构建了一种基于光学晶格的光学钟，其稳定性和不确定度均达到了5分之一万亿分之一的水平。这一成果让中国成为继美国之后，全球第二个拥有如此精密计时技术的国家，也为未来重新定义秒这一基本时间单位迈出了重要的一步。
他们还在新疆省的两个站点之间，通过空气传输了精确的激光脉冲，实现了113公里距离的光学钟同步，创造了世界纪录。这一成果为未来建立地面和卫星之间的光学钟网络奠定了重要基础。
光学钟网络的建立，将使不同地点的光学钟之间能够进行精确的比较和校准，从而为重新定义秒提供可靠的数据支持。
除了中国，其他国家和地区也在积极开展光学钟的研究和应用。
例如，美国科罗拉多大学的叶军教授领导的团队，制造了一种基于锶原子的光学钟，其精度略高于中国的光学钟，其运行也更加稳定。
日本的东京大学和理化学研究所，以及德国的国家计量研究所，也在开发自己的光学钟。预计到2030年，国际上将会用光学钟来重新定义秒，从而提高时间的精度和一致性。
光学钟的应用前景
光学钟的应用前景非常广阔，它不仅能够推动基础科学的发展，还能够为关键的基础设施提供更高精度的服务。
例如，它能够显著提升全球导航卫星系统的定位精度，帮助构建基于量子密钥分发的高安全通信网络，改善电力网的同步和效率，甚至在国防和安全领域发挥重要作用。
光学钟还能够让我们观察到一些原子钟无法检测到的微妙的物理效应，比如相对论的时间膨胀、地球的引力场变化、宇宙的膨胀速度等。
这些效应可以用来测试基础物理学的理论，探测引力波和暗物质，甚至揭示宇宙的起源和命运。
期待中国科学家在光学钟领域更进一步，为全球相关高精尖技术的发展添砖加瓦！
