2.5×10?1?！科學家用晶體鏡面造出史上最穩激光，光學鐘

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如果你的手表每天誤差一秒，你會覺得它很糟糕。但如果一臺鐘運行百億年，誤差還不到一秒呢？這正是科學家最新實現的超穩激光器所具備的潛力。美國和德國研究團隊最近宣布，他們使用一種名為"晶體鏡面"的新材料，將激光頻率穩定性推向了2.5×10?1?的歷史新紀錄。 這個數字意味著，如果用它驅動光學鐘，連續運行三億年，走時誤差也不會超過一秒。

激光想要穩定，需要被"困"在兩面鏡子之間反復彈跳。這種裝置叫法布里-珀羅腔。過去幾十年，科學家一直用電介質涂層來增強鏡面反射率，但這種非晶態薄膜存在致命缺陷：內部原子隨機振動產生的熱噪聲，會像背景雜音一樣干擾激光頻率。

這場突破并非孤立事件，而是光學鐘競賽的最新里程碑。上世紀中葉，人類依靠石英晶體振動計時，精度約10??量級。本世紀初，光晶格鐘和離子鐘將精度推進到10?1?量級，但激光系統的熱噪聲始終是一道看不見的天花板。

在這場精密測量的國際競賽中，中國并非旁觀者。中國計量科學研究院（NIM）已建成多套光學鐘系統，其研制的鍶光鐘頻率不確定度已達到10?1?量級，與國際先進水平并跑。中國科學技術大學潘建偉團隊近年來在量子精密測量領域持續突破，其研發的超穩激光系統為光量子計算和量子通信提供了關鍵基礎設施。

在晶體鏡面這一特定賽道上，中國仍存在明顯差距。目前高性能AlGaAs晶體涂層主要依賴美國Thorlabs等國外機構供應。國內雖有中科院上海光機所、清華大學精密儀器系等單位開展相關研究，但在低損耗晶體鍍膜工藝和極低溫腔體集成方面，尚未見公開報道達到同等指標。這意味著我們在核心材料源頭上仍受制于人，產業鏈自主化亟待突破。

這項技術的漣漪效應將遠超實驗室范疇。超穩激光是光學鐘的"心臟"，而光學鐘是未來重新定義"秒"的物理基礎。當衛星導航系統搭載此類時鐘，定位精度將從米級躍升至厘米級，自動駕駛和精準農業將因此受益。

科學進步往往藏在材料細節之中。當鏡面從混亂的非晶態轉向有序的晶體結構，人類測量時間的能力又向前跨越了一大步。這場靜悄悄的革命，正在重新定義我們對時空的感知精度。