登上Nature，北京团队攻克了核光钟研制的“最后一个核心瓶颈”
发布时间：2026-02-12
信息来源：国际科技创新中心微信公众号
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一支平均年龄不到30岁的团队，在实验室里点亮了一束光，这束光可能将彻底改变未来人类计量时间、感知世界的方式。
“成功研制出148nm（纳米）连续波超窄线宽激光光源，首次将超稳激光技术拓展至真空紫外波段，攻克了核光钟研制的最后一个核心瓶颈！”
清华大学副教授、北京量子信息科学研究院（以下简称“北京量子院”）兼聘研究员丁世谦团队在连续波真空紫外光源方面取得重大突破！2026年2月12日（北京时间），相关成果以“连续波窄线宽真空紫外激光光源(Continuous-wavenarrow-linewidthvacuum ultraviolet laser source)”为题，在线发表于《自然》（Nature）期刊，美国物理学会（APS）旗下Physics杂志（Physics Magazine）同期在Viewpoint栏目刊发评论文章专题解读。
补齐核光钟的最后一块拼图
时间，是人类测量世界最基础的维度。目前最精确的原子钟，精度已达10⁻¹⁹。
“这是一个极其抽象的数字，”丁世谦解释道，“可以理解为，测量地球到太阳往返30次的距离，误差不超过一根头发丝直径的1%。”
如此极致精密的原子钟，却有一个与生俱来的“阿喀琉斯之踵”：它依赖原子外层电子的跃迁，对外界电磁干扰比较敏感。
因此，它要在超高真空、激光冷却的复杂实验室环境中才能维持“超能力”。而核光钟基于原子核跃迁，不仅精度会更高，还能避免原子光钟的弱点，制造简易便携式的固体光钟，解决不能在实验室外应用的痛点。
虽然核光钟概念并不新鲜，但数十年来一直停留在纸面，关键瓶颈在于缺乏148nm连续波激光。为此，美国国防高级研究计划局（DARPA）于2025年启动SUNSPOT计划，面向148nm连续波光源开展专项攻关。丁世谦团队另辟蹊径，突破了主流的非线性晶体路线，从理论上提出基于金属蒸气四波混频的连续波真空紫外产生方案，在美国SUNSPOT计划立项前即率先在实验上实现了148nm连续波输出，并将线宽较此前单频真空紫外激光降低了近六个数量级，补齐了核光钟研制的最后一块拼图！
“现在的手机导航，无论GPS还是北斗，都依赖天上的卫星系统给你报时定位。而如果携带一个核光钟，在某些场景下有望增强自主性，不依赖卫星系统，也可以实现可靠的定位能力，比如通过测量局部重力场等方式推断所在位置。”基于核光钟的新型导航系统，可实现“自主导航”，在深空探测、战场高精度导航、地质与引力探测、地下导航等场景下，发挥“革命性”的能力。
00后本科生成为Nature第一作者
翻开《自然》期刊作者栏，论文共同第一作者两个名字尤为引人注目：清华大学2021级本科生肖琦、2023级博士研究生Gleb Penyazkov。
“完成这项工作时，肖琦还是个本科生。”丁世谦表示，“在国内，这可能是首次由本科生主导如此高水平的研究。”另一位共同第一作者Gleb Penyazkov来自白俄罗斯，是清华大学的博士留学生。本项成果也体现了清华开放的科研环境与国际化人才培养成效。丁世谦团队平均年龄不到30岁，却解决了这个国际同行公认的难题。“杨振宁先生曾说过，年轻人选择一个将来有发展的领域比单纯聪明或努力更重要。我想，能进入一个新兴的战略性领域作出重要的成果，是年轻人的幸运。”丁世谦表示，在鼓励青年“早担当、挑大梁”的环境里，年轻的大脑在最前沿的“无人区”里大胆探索。这也代表了清华和北京量子院在合作中探索的一种突破性的科研人才培养模式。
突破背后的北京支持
重大突破的背后，是系统性支持的坚实土壤。
“国家自然科学基金、北京市科技计划和清华大学的‘笃实计划’为我们提供了关键支撑。”其中，丁世谦也特别提到北京量子院的平台作用。北京量子院作为新型研发机构，打破了传统科研单位的体制约束，允许像丁世谦这样的青年学者同时保持清华教职和研究院岗位，实现资源高效整合。研究院提供的跨学科合作环境，让物理、光学、电子工程等多领域专家能够紧密协作，加速了从理论到实验的转化过程。
“如果没有这种灵活机制和充足支持，我们不可能在这么短时间内完成如此复杂的系统搭建和验证。”
当最聪明的大脑与前沿的难题直接碰撞，当制度创新为天才之火充分赋能，科技青年就能书写属于自己的突破叙事！如今，这把开启核光钟时代的“钥匙”已握在中国青年手中。它点亮的不只是一束148纳米的光，更照亮了一条从基础研究到未来产业的潜在通路。
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