300億年で1秒の誤差しかない中国の光格子時計 (Chinese Optical Clock Accurate to within 1 Second over 30 bln Years)

2026-03-09 中国科学院(CAS)

中国科学技術大学(USTC)の研究チームは、ストロンチウム光格子時計を開発し、安定度と不確かさの双方で10⁻¹⁹レベルを達成した。これは約300億年で1秒しか誤差が生じない精度に相当し、従来の多くの光時計が達成していた10⁻¹⁸レベルを大きく上回る成果である。光時計は原子内電子のエネルギー準位遷移に伴う光の周波数を利用して時間を測定する装置で、現在最も高精度な計時技術とされる。本研究成果は高精度時刻基準として衛星測位や通信、精密計測への応用が期待されるほか、一般相対性理論の検証、重力波やダークマターの探索など基礎物理研究にも利用可能である。さらに、ミリメートル精度の重力ポテンシャルや高度測定が可能となり、地殻変動、地下水変化、火山活動の監視、ジオイド測定など地球観測にも貢献する。将来的には携帯型や宇宙搭載型光時計の実現につながり、超高精度な世界共通時刻基準の構築にも寄与すると期待されている。

300億年で1秒の誤差しかない中国の光格子時計 (Chinese Optical Clock Accurate to within 1 Second over 30 bln Years)
Strontium optical lattice clock developed by the University of Science and Technology of China. /via CMG

<関連情報>

不確かさが以下のストロンチウム光時計の体系的な評価の改善1×10-18 Improved systematic evaluation of a strontium optical clock with uncertainty below 1×10-18

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Metrologia  Published: 5 March 2026
DOI:10.1088/1681-7575/ae449e

Abstract

We report a systematic uncertainty of 9.2 × 10−19 for the Sr1 optical lattice clock at the University of Science and Technology of China (USTC), achieving accuracy at the level required for the roadmap of the redefinition of the SI second. A finite-element model with in situ-validated, spatially-resolved chamber emissivity reduced blackbody radiation (BBR) shift uncertainty to 6.3 × 10−19. Concurrently, the externally mounted lattice cavity, by providing a larger beam waist, reduced the atomic density and thereby suppressed the density shift. Enhanced lattice depth modulation consolidated lattice light shift uncertainty to 6.3 × 10−19 by enabling simultaneous determination of key polarizabilities and magic wavelength. Magnetic shifts were resolved below 10−18 via precision characterization of the second-order Zeeman coefficient. Supported by a clock laser stabilized on an ultralow-expansion glass cavity with crystalline-coated mirrors and refined temperature control suppressing BBR fluctuations, the clock also achieves a frequency stability better than 1 × 10−18 at 30 000 s averaging time. These developments collectively establish a new benchmark in USTC Sr1 clock performance and pave the way for high-accuracy applications in metrology and fundamental physics.

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