核光钟技术概述与战略价值 - 核光钟以钍-229原子核在148 nm波段的低能核跃迁为基准，有望替代以电子跃迁为基准的原子光钟，实现原理层面的范式升级[2] - 原子核尺度极小且与外界电磁场相互作用更弱，使得核光钟兼具极高精度、强抗环境扰动能力以及便携可工程化潜力，是量子精密测量领域的战略性前沿方向[2] 核光钟研制的关键瓶颈与突破 - 核光钟研制的关键瓶颈在于缺乏148 nm连续波激光[3] - 清华大学丁世谦团队成功研制出148 nm连续波超窄线宽激光光源，攻克了核光钟研制的“最后一个核心瓶颈”[3] - 该光源输出功率超过100 nW，线宽远低于100 Hz，在140至175 nm区间具备连续可调谐能力，其线宽相比之前已报道的单频真空紫外光源降低了近百万倍[3] 技术突破的细节与领先性 - 研究团队突破主流的非线性晶体路线，提出基于金属蒸气四波混频的方案，在美国2025年启动的SUNSPOT专项计划立项前，率先在实验上实现了148 nm连续波输出[6] - 该团队将光源线宽较此前单频真空紫外激光降低了近六个数量级[6] - 团队开发了在极低激光功率下稳定工作的相位探测方法，并发现热金属蒸气中GHz量级的展宽不会在四波混频过程中引入额外相位噪声，从而将超稳激光技术拓展至真空紫外波段[6] 光源平台的性能与广泛用途 - 该光源平台具备连续波运行、相干性优异和宽范围可调谐等特点[7] - 除服务核光钟外，该平台可作为通用真空紫外相干光源，支撑铝离子原子光钟等量子精密测量研究，并服务量子信息实验、凝聚态角分辨光电子能谱及高分辨真空紫外谱学等前沿应用[7] - 面向半导体关键材料与工艺的真空紫外计量、芯片检测与机理研究需求，该平台有望推动高端测试表征装备与关键部件的自主可控，增强产业链关键环节韧性[7]

技术突破 - 清华大学与北京量子信息科学研究院的科研团队成功攻克核光钟研制的核心瓶颈，实现了波长148纳米的连续激光输出，并将超稳激光技术首次拓展至真空紫外波段 [1][3] - 该148纳米连续波激光通过四波混频技术在约600摄氏度的镉蒸气中产生，其波动未受蒸气内原子高速剧烈碰撞的影响，有能力完成对钍-229核光钟的操控 [4] - 此项研究成果已发表于国际顶级期刊《自然》杂志，是该实验室成立4年来取得的首项实验成果 [1][4] 技术原理与优势 - 核光钟基于钍-229原子核的内部跃迁，相较于依赖原子外层电子跃迁的传统原子钟，其对外部电磁场环境敏感性更低，工作环境限制更小，有望实现更简易、便携且更高精度的测量 [3] - 传统最高精度的原子光钟通常只能在实验室环境运行，而核光钟技术路径被认为更具潜力，能提升人类对时间的精密计量能力 [1][3] 研发团队与背景 - 研发团队由清华大学副教授丁世谦带领，团队成员平均年龄不到30岁，其中本科生肖琦与一位白俄罗斯籍留学生为论文共同第一作者，本科阶段取得顶级期刊成果在全球范围内较为罕见 [4] - 北京量子信息科学研究院作为新型研发机构，提供了创新的体制机制和跨学科合作平台，促进了物理、光学、电子工程等多领域专家的协作，加速了科学理论向实验的转化 [5] 应用前景与后续计划 - 该148纳米激光光源平台未来可服务于新型导航系统，并支撑量子精密测量研究、量子信息实验以及芯片半导体检测等需求 [5] - 团队计划进一步探索，致力于缩小激光器体积、优化激光输出质量，并尝试研制核光钟；目前激光器占据约几平方米的光学平台面积，未来有望缩小至电脑机箱大小，便于搬运和使用 [5]