核光钟是一种利用激光精确驱动放射性同位素“钍-229”，实现其原子核内部能级跃迁，并以此频率作为基准的计时装置。我国科学家通过自主研发148纳米连续波真空紫外激光及掺钍-229氟化钙晶体，成功研制出世界上首个稳定运行的核光钟，将量子精密测量从电子跃迁拓展至原子核跃迁。这项成果于10月7日在线发表在《自然》杂志上。
清华大学物理系主任翟荟表示，核光钟有望成为新一代时间频率基准，其成功研制是本世纪量子精密测量领域的重要突破。这标志着量子操控能力已深入到原子核尺度，为量子精密测量和量子操控开辟了新的研究方向。
与传统的原子钟不同，核光钟利用原子核内部不同能级间的跃迁来计量时间。由于原子核尺度远小于原子尺度，受外界电磁环境影响更小，因此核光钟可能提供比原子钟更高精度的时间频率基准。
清华大学物理系副教授丁世谦带领的研究团队首次研发出148纳米连续波真空紫外激光，解决了精确驱动钍-229原子核内部能级跃迁的关键光源问题。他们还与合作团队共同开发了微量钍-229掺杂氟化钙晶体，为核光钟的研制奠定了核心技术基础。
目前，该团队已将激光频率稳定锁定至核跃迁，实现了核光钟秒级稳定度优于同期欧洲团队接近一个数量级，性能处于国际领先水平。此外，他们已经建立了从核心光源、核光钟晶体、核跃迁光谱到闭环运行的完整技术体系。
固态核光钟具有小型化和工程化的潜力，未来可能为卫星导航、深空探测等领域中的高精度时间频率需求提供实用的技术方案。
