量子化变革已到来，“千克”被重新定义

一次多少钱，一公斤多少钱？从明年开始，这些问题的答案将不再熟悉。

8月31日，国际计量委员会副主席、国际单位制咨询委员会主席、德国联邦物理与技术研究所所长乌尔里希博士在北京召开的一次研讨会上透露，将于2018年召开的第26届国际计量大会将最终审议新的国际单位制修订版。七个基本单位，如电流和质量，都与宇宙中的常量或基本物理常数有关。届时，国际单位制的量化变化将最终完成，所有这些变化都将基于高精度的时频测量技术。

高精度时间频率允许“千克”等。被重新定义。

50年前，第13届国际计量大会通过了秒的新定义，即以铯133原子基态两个超精细能级之间的跃迁频率“原子秒”取代基于地球自转和公转的原始“天文秒”。这标志着原子时间的诞生，宣告了一个由量子定义时间的时代的到来。

中国计量科学研究院院长表示，从“天文时间”到“原子时间”的量子变化，使时间和频率的测量精度提高了1000多万倍，相当于从几年到几千万年的一秒钟误差。目前，世界上最好的铯原子喷泉钟的不确定性已经达到了10-16个数量级，相当于亿万年中的一秒钟。

*国家质量监督检验检疫总局副局长吴清海说，目前，高精度时间和频率正广泛应用于人类生产和生活的各个领域，如卫星导航、通信、电力、交通、金融等。正是由于“原子时间”的护卫，中国电网运行时间的同步水平达到了1微秒。使用5G技术的通信基站之间的时间同步级别可以达到100纳秒，甚至达到几十纳秒，从而将电影下载从几天缩短到几十秒。

与会专家表示，时频基准作为国际计量单位体系的基础、核心和关键，是最先完成量化转换的基准。时间定义的变化导致了长度、电、温度和质量等单位的重新定义，从而导致国际单位制的变化。

中国计量科学研究院的秘书段玉宁告诉《科学日报》:“可以说，经过重新定义后，长度和电流都是时间的派生量，而质量可以从时间、长度和电流中派生出来，所以质量也是时间的派生量。”。此外，随着测量精度的大幅提高，大量革命性的新技术也随之诞生，带来了行业的跨越式发展。

“我们期待与中国开展更多合作。”

我国计量技术基础前沿研究处于前沿。吴清海说，特别是近年来，一些基础和前沿计量科学研究成果不断涌现，国际公认的国家校准和测量能力跃居世界第四位。当中国计量科学研究院的激光冷却铯原子钟参与控制国际原子时，噪声温度计测得的玻尔兹曼常数达到了世界最佳水平，量子化霍尔电阻等基准水平跻身世界先进行列，为国际单位制改革做出了贡献。

与此同时，中国计量科学研究院正在开发一种NIM6铯原子钟，预计将于2018年完成，精确度为6000万年零1秒。

中国科技大学副院长潘建伟院士表示，他希望在5至10年内发射卫星，形成量子星座，并与地面光纤形成全球量子通信网络。关于量子技术和计量学，他说，2014年，哈佛大学的一位教授提出了“允许世界各地的原子钟利用光波频率实现量子纠缠和信息传输”的想法虽然这仍然是一个初步的想法，一旦实现，它将能够验证物理的基本理论，包括广义相对论，以及进行前沿研究，如暗物质探测。"

“中国的基础计量研究在某些领域达到了国际最佳水平，我们非常期待双方开展更多合作。”Ulrici说。

(北京，8月31日，《科技日报》)

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