日前美國國家標準與技術研究院（NIST）宣布成功打造了世界上最精準的打造時鐘——一款新型光學原子鐘。

這款時鐘以單個被困鋁離子為核心，世界上最時鐘其時間測量精度極高，精準誤差僅為5.5×10-19，長達這意味著它需要比宇宙年齡更長的打造時間才會出現一秒的誤差。

此外，世界上最時鐘它的精準頻率穩(wěn)定性為3.5×10-16/√τ秒，比其他任何離子鐘穩(wěn)定2.6倍。長達

光學原子鐘的打造性能主要取決于其準確性（接近“真實”時間的程度）和穩(wěn)定性（測量時間的一致性）。

本次紀錄的世界上最時鐘達成得益于團隊過去20年對鋁離子鐘的激光、離子阱和真空腔的精準持續(xù)改進，NIST的長達研究員兼該研究的第一作者Mason Marshall表示：“能夠參與打造史上最精準的時鐘，這令人興奮不已。打造”

這款時鐘的世界上最時鐘工作原理是利用量子邏輯光譜學對單個2?Al?離子進行測量，同時，精準一個2?Mg?離子與鋁離子一起被困住，用于輔助冷卻和讀取鋁離子的狀態(tài)。

鋁離子非常適合用于計時，因為其“跳動”非常穩(wěn)定，受溫度或磁場的影響較小，但很難用激光控制，而鎂離子更容易操控，因此用于輔助冷卻，并讓研究人員間接讀取鋁離子信號。

研究團隊的一個重要的升級是將Rabi探測時間延長至1秒，與早期的鋁離子鐘相比，這將不穩(wěn)定性降低了三倍。

研究團隊還重新設計了離子阱，以減少多余的微運動，這些微小的不必要運動可能會干擾計時，還使用了更厚的鉆石晶片，并調整了電極上的金涂層以糾正電不平衡。

真空腔也經過重建，使用鈦材料，將背景氫氣減少了150倍，并降低了碰撞位移，使時鐘能夠在不重新加載離子的情況下連續(xù)運行數天。

此外，他們還以方向敏感的方式測量了射頻阱的交流磁場，消除了磁場方向引起的不確定性。

各項創(chuàng)新使得時鐘現在可以在36小時內達到19位小數的精度，而不是之前的三周。研究員表示：“借助這個平臺，我們將探索多離子鐘甚至糾纏離子的新結構，進一步提升測量能力?！?/p>