2026年10月7日——韩国标准科学研究院（KRISS，院长 Ho Seong Lee 博士）利用光子光栅芯片，自1938年以来、时隔88年首次重新测量了锶（Sr）原子的一个关键跃迁频率，并建立了新的绝对频率值，测量不确定度降低50倍以上。通过提前确保下一代量子技术所需的准确参考值，这一成果预计将极大助力包括原子钟和中性原子量子计算机在内的量子器件的精确控制与小型化。

锶是一种广泛用于光晶格钟和量子传感器等精密量子技术的原子。要在这些技术中使用锶，必须利用精确调谐的激光将高速运动的原子减速并俘获，因此必须准确掌握原子跃迁对应的激光共振频率。

然而，此前的频率值是在1938年通过将太阳光谱与锶弧光进行比较获得的，其不确定度过大，无法直接用于当今精确的激光频率设置。因此，研究人员不得不直接观察原子的响应，并按需调节激光频率，就像转动模拟收音机的旋钮来调到一个电台一样。

随着光频率控制和测量技术的进步，以及量子器件小型化工作的推进，对准确绝对频率值的需求进一步增长。为此，KRISS 研究团队测量了锶原子461纳米（nm）光跃迁的绝对频率。经过为期一年的精密测量工作，不确定度降至约5兆赫兹（MHz），较此前值提升50倍以上。值得注意的是，此次测量建立了对韩国标准时间国家时间和频率标准的溯源，该标准由 KRISS 建立和维护。由于该标准与国际单位制（SI）相链接，因此无论实验室或设备环境有何差异，都可以在世界任何地方与同一参考进行可靠比较和使用。

提升测量稳定性的关键器件是由 KRISS 与韩国科学技术院（KAIST）和国家纳米制造中心（NNFC）联合开发的光子光栅芯片。芯片表面的精细光栅结构安装于真空环境中，可按设定方向衍射和反射光，与需要对准多个外部反射镜的传统方法相比，可减少由机械振动引起的测量误差。此外，单个芯片可产生多个方向的激光束，从而简化光路设置。

在降低设备层面的测量误差后，研究人员随后采用基于不同原理的两种方法独立确定跃迁频率，验证了结果的可靠性。一种方法分析原子对光的响应如何随激光频率变化，另一种方法则从被激光减速的原子束速度分布中推算出跃迁频率。两种方法获得的值在各自误差范围内一致，最终值则按照国际指南，在计入每项结果不确定度后计算得出。

新建立的绝对频率值可作为参考，用于在基于锶的光晶格钟、量子传感器和中性原子量子计算机中精确冷却、俘获和控制原子。结合目前正在开发的光频率合成技术，它使下一代量子设备不再受制于笨重的外部原子频率参考。这些突破性技术预计将加速基于冷原子的量子器件的小型化和商业化。

KRISS 原子量子传感研究组首席研究员 Jae Hoon Lee 博士表示：“我认为，这项研究的主要意义不仅在于我们重新测量了一个频率值，更在于我们主动为下一代量子技术提供了一个准确的测量参考点。”他补充说：“作为国家计量院（NMI），KRISS 将继续开拓量子科学与技术所需新测量领域的标准。”