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全球最精确的时间已问世:日本光晶格钟走向商用,精准计时技术迈入新时代

  • 发布于 2025-08-14
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引言

在数字化与高精度时代的推动下,时间不仅是物理概念,更是网络安全、科学研究、金融交易等众多行业的基础。近日,日本岛津制作所正式将其高精度光晶格原子钟商业化,标志着世界计时技术进入一个新纪元。作为目前全球精度最高的商用时钟设备,“Aether Clock OC 020”不仅挑战传统时间定义体系,也为未来多行业场景的时间同步与安全提供了全新可能。

“Aether clock OC 020”的新型时钟

岛津制作所,图源wiki百科

光晶格钟迈入商用时代,计时精度提升百倍以上

日本精密仪器制造商岛津制作所于今年初宣布,其商业化光晶格原子钟“Aether Clock OC 020”已正式面向市场。这款设备由东京大学教授香取秀俊带领的研究团队研发,是当前世界范围内最为精确的时间测量设备之一,时间误差控制在每100亿年约1秒,精度为传统铯原子钟的百倍以上。

传统铯原子钟,图源wiki百科

该设备通过激光构建晶格状空间来束缚中性原子,再利用这些原子跃迁频率进行精密计时。这一原理基于香取教授早在2002年提出的“神奇波长”理论,可有效抵消光对原子能级跃迁的干扰,实现超高精度的时间测量。

光晶格钟的示意图

从实验室到产品化:科学突破的产业化路径

岛津与东京大学自2017年起展开合作,2020年在东京晴空塔进行实地试验,验证了爱因斯坦广义相对论中“重力会影响时间流速”的核心观点。实验在塔底与450米高的观景平台分别放置时钟,测得每天约4.3纳秒的时间差异,体现了光晶格钟在重力计量与高差监测方面的潜力。

图源网络,侵权联删

进入2024年,研发团队成功将设备体积缩小至250升(相当于两台小冰箱大小),并开发了自动控制激光频率的系统,大幅降低操作门槛,使设备不仅在科研领域,更具备广泛的商业应用可能。

“Aether Clock OC 020”整机重约200公斤,售价高达5亿日元(约合人民币2431万元),已被国际度量衡界列为2030年重定义“秒”的候选核心设备之一。

光晶格钟的物理封装

光晶格钟的科学原理:解锁“秒”的下一代定义

光晶格钟的技术优势不仅体现在更高频率的测量精度,更关键在于如何减少微观扰动。利用“光晶格”这一由激光构成的蛋盒状结构,研究人员得以将原子固定并冷却到几乎静止,从而消除多普勒频移带来的误差。

此外,设备使用黑体辐射屏蔽系统以降低热噪声,并在物理结构上隔离环境干扰,使其在10^-18量级保持高度稳定。这种“闪烁地板”稳定性将为未来地球板块监测、引力场变化探测、甚至空间站时间同步等提供关键基础。

光晶格钟的激光/控制系统(前盖已移除)

从“秒”的重塑到产业应用:计时的未来价值

随着“Aether Clock OC 020”的面市,科学家与工程师们正在重新思考“时间”的角色。除了基础科研,光晶格钟也将用于地壳运动、火山活动监测等地理空间应用。岛津方面透露,未来三年内计划销售10台设备,目标客户覆盖科研机构、国家实验室及高精度测量部门。

正如美国科罗拉多大学的光学钟专家Jun Ye所言:“光学原子钟的工程化、稳定性和可重复性,是科技商业化的重大飞跃。它将在时间定义、科学探索与工程应用中发挥关键作用。”

精准计时的落地场景:光晶格之外,还有“可信时间”的刚性需求

在光晶格钟开启“重新定义秒”的宏大进程背后,时间作为可信数字基准的作用也在加速落地。对于数字化世界而言,精准不仅是科研需求,更是数据可信性的法律基石。

在各行各业中,如何为电子数据提供“不可抵赖”的时间标记,成为建设数字信任体系的关键一环。这正是时间戳服务器发挥核心作用的场景。

时间戳服务器:可信数字时间的“基础设施”

时间戳服务器是一款适合广泛使用的时间戳签发设备,从国家权威标准时间发布机构获取标准时间,并结合第三方可信CA机构的服务器数字证书,综合运用公钥加密技术、数字摘要算法与硬件加密卡,向用户电子数据签发具备法律效力的可信时间戳。

其核心能力包括:

  • 精准对时能力支持GPS、北斗、4G多源时间输入,NTP同步服务;

  • 法律合规保障:签发的时间戳具备法律效力,满足GM/T 0033标准;

  • 部署灵活便捷:设备支持多种接入方式,操作简便、能耗低、易维护;

  • 高安全防护:支持多方式电子签名、抗抵赖机制、交易监控,全面防护篡改与伪造风险。

中安云科时间戳服务器:让“可信时间”无处不在

作为数字安全基础设施的重要组成部分,中安云科时间戳服务器可广泛应用于以下场景:

产品具备国家授时中心检测认证,集成界面简洁直观,满足高并发业务环境下的时间戳签发与可信证据生成需求,是支撑可信电子证据体系构建的重要支点。

产品架构示意图

结语:从“重塑一秒”到“保障每秒”,精准时间的价值正被重新定义

从岛津光晶格钟的科研突破,到中安云科时间戳服务器的实战部署,精准时间不仅服务于科学的极限探索,更深入到金融、医疗、司法、工业等核心领域,成为数字社会安全运行的时间锚点。

未来,随着量子计时设备的持续演进与可信时间服务的广泛部署,人类将不止“更精确地知道现在几点”,更能“确切地知道何时发生了什么”——这正是时间科技的下一个时代价值。