
最小的芯片原子钟,接近指甲盖大小。
+ ]! z2 {" m' o! S l G3月3日下午,长江日报记者走进武汉大学卫星导航定位技术研究中心,多台专业设备不间断高速运转,芯片原子钟产品接入比对系统,屏幕上频率信号与稳定性曲线实时跳动。
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【研发者说】
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武汉大学卫星导航定位技术研究中心弘毅特聘教授、中科泰菲斯(武汉)技术有限公司法人代表 陈杰华
0 l# ]) @1 w. W9 C$ V% {我们日常使用的手表、挂钟、电子钟,即便精度最高,一年也会产生十几秒的时间误差。而我们研发的这款体积全世界最小的芯片原子钟,计时精度可达10⁻¹¹至10⁻¹²量级,相当于3万多年误差才1秒。
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在导航定位领域,时间就是距离——1纳秒(10亿分之一秒)的时间误差,就会带来0.3米的定位偏差。我们研发芯片原子钟的初衷,就是打造可广泛应用于卫星导航、电力电网、水下石油勘探等关键场景的高精度计时产品,把国家核心领域的“时间话语权”牢牢掌握在中国人自己手中。
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这款芯片原子钟小巧玲珑。
' c1 ]2 c7 g9 a t. Q这款世界最小芯片原子钟仅有指甲盖大小,轻巧便携。与之前广泛使用的传统原子钟依靠微波与原子作用不同,这种原子钟利用微波调制的激光与原子作用而获得高精度信号,使得原子钟输出稳定标准的频率信号,实现超高精度计时。
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传统原子钟即便实施小型化,最小体积极限也有数百立方厘米,最低功耗至少也有数瓦。而芯片原子钟可实现体积数十立方厘米,功耗也可降低到两百毫瓦之内。美国已推出体积17立方厘米的产品,而我们推出的这款芯片原子钟,与他们的产品其他主要性能相当,但体积仅2.3立方厘米,约为美国产品1/7。
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陈杰华教授团队讨论测试芯片原子钟产品的频率信号与稳定性曲线。
% ]- a+ Z0 I3 T$ A, Q/ C5 M我们已实现芯片原子钟大规模生产,成功应用于微PNT、水下北斗、低轨卫星、无人机群等时间同步系统。这款新产品凭借小体积、低功耗的优势,将具有广阔的市场前景。比如其小体积、低功耗优势非常适合作为5G/6G基站时间同步的关键部件。又如,海底自主同步体系需要精准的时间基准,因海水对电磁波的强烈吸收,海底无法接收卫星信号,体系需要原子钟作为自主频率源,因无太阳能,海底体系需要低功耗设备以长期自主工作,这款芯片原子钟的低功耗特点使其成为理想的频率源部件。
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陈杰华教授团队讨论一款正在测试的原子钟产品。
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眼下,在持续优化芯片原子钟性能的同时,我们也在同步布局芯片光钟、芯片原子磁强计等量子传感器,努力打造湖北量子精密测量标志性成果。量子科技早已走出实验室,量子精密测量技术,正成为湖北量子产业率先突破的硬核赛道。
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