我国研制出超薄铷原子钟，三千万年误差仅1秒

大家知道瑞士手表闻名全球。可你知道世界上最准的表是什么吗，那就是我国产的超薄铷原子钟，其精准度可以达到三千万年误差仅1秒。而且这个原子钟不久就会量产了。也许在不久的将来，你就会拥有一台了。

最近，中国航天科工集团二院203所研发了一款拥有自主知识产权的超薄铷（rú）原子钟，目前已完成研制并实现量产。消息传出，不少小伙伴产生好奇：原子钟是什么钟？研究这玩意有什么用呢？

我国最新研制的超薄铷原子钟

什么是原子钟

日常生活中使用的钟表，哪怕走得再准，一年下来也会有几十秒的误差。这对于我们日常生活来说，可以说几乎没有什么影响。但是对于卫星导航、火箭发射等就会产生巨大影响，这就需要用到更为精准的原子钟。

原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。

目前用于原子钟的元素包括氢、铯、铷等，精度最高的原子钟，三千万年仅误差1秒。其中，铷钟是应用最为广泛的原子钟，其体积小、成本低、可靠性和环境适应性好，可大量应用于武器装备、电信、电力等行业。

制造超薄铷原子钟面临多重挑战

此次203所研制的超薄铷钟，专为板卡用途设计。板卡是一种印制电路板，制作时带有插芯，可以插入计算机的主电路板（主板）的插槽中。板卡主要特点就是模块化，便于功能扩展及硬件更换维修。

按照行业标准，板卡厚度大多为2厘米。也就是说此次203所研制的超薄铷钟的厚度，不高于2厘米，确切地说只有1.7厘米。长、宽也仅7.6厘米，完全符合板卡使用要求。

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用于卫星的铷原子钟

那么研制超薄铷钟的难点在哪里呢？

超薄铷钟内部有个量子系统，是一个物理部件，它的大小和性能指标存在一定的冲突关系。要在减小体积的同时避免性能损失，需要攻克一系列关键技术。

同时，铷钟内部部件工作温度从80多度到120多度，将这些高温部件集成在那么小的空间，相互之间难免造成影响，从而影响产品的指标和可靠性，这对热设计等技术也带来很高要求。

成功克服多项难题后研制的超薄铷钟产品，技术指标达到了国际顶尖水平。例如其内置1PPS驯服功能，可以接收任意导航卫星的信号，达到频率校准的目的。也就是说，只要天上的导航卫星信号能被产品接收机接收，它就能达到导航卫星的时间精度，即20纳秒左右量级。

即使失去导航卫星信号，超薄铷钟也会自动进入保持状态，保持时间精度取决于频率稳定性和漂移率，而该产品可以在数天内保持微秒量级守时精度。能稳定地保持时间，正是原子钟存在的意义。

原子钟运用范围之广，超乎想象

电影里，特警们开展行动前，总会表情严肃地凑到一起，伸出手腕对表，以便统一行动。但在战争中，各个作战系统怎样“对表”？就得靠原子钟了。随着现代战争的发展，精准的时间系统成为网络作战的关键，一旦时间被打乱，整个指挥系统、武器系统将面临瘫痪。目前我国国防领域正在构建标准的时间体系，各兵种、武器都将纳入其中，原子钟将对时间频率的同步精度发挥重要作用。

超薄铷原子钟

生活中同样离不开原子钟。例如在通讯领域，通讯基站对时间同步有很大需求，在即将来临的5G时代，这一要求将更加严格。在金融领域，原子钟是保证金融网络时间一致性的核心设备之一，如果股票操作产生时间差，可能有人借机进行违规交易。此外在电力、交通等行业，原子钟的作用也日益凸显。

目前这款超薄铷钟，基本已将铷钟产品的尺寸做到了极致。据该项目负责人透露，203所正在研发具有全新机制的芯片原子钟，其尺寸更小、功耗更低。现在该所已制成工程样机，计划于2019年进行量产。返回搜狐，查看更多