近20年來，張首剛一手建立起來的中國科學(xué)院國家授時中心量子頻標研究團隊，已擁有近百名中青年科研人員。他們始終著眼國家需求和經(jīng)濟社會發(fā)展，以實現(xiàn)國家標準時間產(chǎn)生的自主可控與性能提升、國家標準時間發(fā)播的安全可靠與便捷應(yīng)用為己任，攀登一座又一座科研高峰，推動時間頻率科學(xué)實現(xiàn)自立自強。　　

　　實現(xiàn)國家標準時間產(chǎn)生的自主可控　　

　　“鐺、鐺、鐺……現(xiàn)在是北京時間9點整?！鼻宕嗟穆曇魪年兾魇∥靼彩信R潼區(qū)中國科學(xué)院國家授時中心大門上方的一塊大鐘表發(fā)出。我們?nèi)粘Ｊ褂玫膰覙藴蕰r間“北京時間”，就是從這里產(chǎn)生并發(fā)播到全國各地?！　?/p>

　　看似尋常最奇崛。在國際單位制的七個基本物理量中，時間是測量精度最高、應(yīng)用最廣的一個。1967年，為提高時間測量精度，第十三屆國際計量大會修改了時間單位“秒”的定義，以反映地球自轉(zhuǎn)狀態(tài)的天文時“秒”，變更為以原子內(nèi)部電磁振蕩周期計時的原子時“秒”?！　?/p>

　　“近代中國，標準時間的產(chǎn)生和傳遞曾長期被外國人主導(dǎo)并把持?！睆埵讋傉f，一個國家是否能研制出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的原子鐘，不僅代表著相關(guān)領(lǐng)域的科研實力，更代表著保障國家安全的能力水平?！　?/p>

　　“1998年，一名西方國家的知名物理學(xué)家在中國參觀后，認為中國的原子鐘實驗研究過程是在靠‘碰運氣’?！睆埵讋偦貞?，自己被這句話深深刺痛，立志要做出一臺長中國人志氣的原子鐘?！　?/p>

　　2005年，張首剛從法國學(xué)成回國后，只身來到國家授時中心，創(chuàng)建團隊，主持原子鐘研發(fā)與標準時間研究?！　?/p>

　　“最初的課題組包括張老師在內(nèi)，只有3個人研制銫原子噴泉鐘，當時國家授時中心沒有任何原子鐘研究基礎(chǔ)，研究過程非常艱辛?！弊鳛閺埵讋偦貒笾笇?dǎo)的第一個研究生，阮軍全程參與了銫原子噴泉鐘的研制?！　?/p>

　　如何減少微波泄露，一度成為團隊最頭疼的問題?！敖?jīng)過多次研討和大量實驗，我們最終選擇了通過銦絲密封6處接口等技術(shù)?！比钴娊榻B，“僅僅這一個環(huán)節(jié)，就花費了我們一年半的時間，而一臺原子鐘的制造，要經(jīng)歷成百上千個類似這樣的精細環(huán)節(jié)?！薄　?/p>

　　銫原子噴泉鐘是目前世界上最好的基準型原子鐘，“從2005年到2012年，張首剛團隊終于自主研制出了國家授時中心第一臺銫原子噴泉鐘；2018年和2022年，第二、三臺銫原子噴泉鐘相繼被研制出來?！比钴娊榻B，目前課題組已發(fā)展成9人，團隊人員學(xué)科背景也更為合理，銫原子噴泉鐘的性能也在持續(xù)提升，精度也從E-15量級提升至E-16量級，實現(xiàn)國家標準時間產(chǎn)生的自主校準。　　

　　國家標準時間是原子時和天文時的協(xié)調(diào)產(chǎn)物，協(xié)調(diào)了原子鐘測量的原子時和天文觀測系統(tǒng)測量的世界時。產(chǎn)生國家標準時間不僅需要基準型原子鐘，也需要守時型原子鐘。小銫鐘是各國守時應(yīng)用最多的原子鐘，美國一直獨家壟斷，并對我國禁運。張首剛團隊應(yīng)用新原理，與企業(yè)合作研發(fā)了國際第一款守時型光抽運小銫鐘產(chǎn)品，百余臺產(chǎn)品用于海軍導(dǎo)航、北斗導(dǎo)航、5G通信以及北極科考等。團隊繼美國之后，也成功研制更高性能的新型守時鐘—銣原子噴泉鐘。研發(fā)的兩類新型守時原子鐘，均運行于國家標準時間產(chǎn)生系統(tǒng)，并對國際標準時間產(chǎn)生作出貢獻?；诘厍蜃赞D(zhuǎn)測量的世界時是航天工程及國防建設(shè)必要參數(shù)。為打破我國世界時數(shù)據(jù)一直依賴國外的不利局面，團隊提出并實現(xiàn)了多技術(shù)融合的世界時高精度連續(xù)自主測量與服務(wù)?！　?/p>

　　“那位說中國靠‘碰運氣’的外國科學(xué)家，在2019年的一次學(xué)術(shù)年會上碰到我時，對中國在時頻領(lǐng)域所取得的成就表示了肯定和欽佩?！痹僬f起這件事，張首剛的嘴角不自覺地上揚了起來。

守護“北京時間”的“硬核”團隊　　中科院國家授時中心。資料圖片

守護“北京時間”的“硬核”團隊　　中科院國家授時中心首席科學(xué)家張首剛在實驗室工作。資料圖片　　

　　打造時間頻率科學(xué)的“國家隊”　　

　　近年來，黨中央、國務(wù)院高度重視大科學(xué)裝置建設(shè)，將其視為提升我國基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究水平、促進相關(guān)領(lǐng)域國際科技合作的重要支撐。大科學(xué)裝置是否能帶動建制化基礎(chǔ)科學(xué)研究，關(guān)鍵要看人才隊伍是否持續(xù)發(fā)展?！　?/p>

　　“國家授時中心非常重視人才，盡最大努力給人才搭建事業(yè)平臺?！绷孔宇l標研究室研究員董瑞芳說，“2010年，我來到單位后，因為是開拓一個新方向，前期沒有任何基礎(chǔ)，單位一下子給我撥了150萬元項目啟動經(jīng)費，支持我開展科研工作?！薄　?/p>

　　目前，董瑞芳已經(jīng)成為量子頻標研究室的主任，主要從事量子時間同步研究工作，主持承擔了國家自然科學(xué)基金重點和面上項目、中國科學(xué)院前沿重點及科研裝備研發(fā)等項目?！　?/p>

　　在積極吸納海內(nèi)外優(yōu)秀人才的同時，國家授時中心也在依托中國科學(xué)院積極培養(yǎng)人才。董瑞芳除了開展自身的科研工作，還是中國科學(xué)院博士生導(dǎo)師，指導(dǎo)培養(yǎng)了多名研究生，為研究的可持續(xù)發(fā)展奠定人才基礎(chǔ)。如今，量子頻標研究室已擁有近百名中青年科研人員，發(fā)展成為中國科學(xué)院重點實驗室，并被中國科學(xué)院推薦參加全國重點實驗室重組?！　?/p>

　　“2018年開始，為了加大人才引進力度，我們專門設(shè)立了‘人才伯樂獎’，鼓勵員工積極推薦海內(nèi)外高層次人才和學(xué)術(shù)帶頭人，積極推薦并成功引進人才后，會為推薦者發(fā)放最高3萬元的獎金。”國家授時中心人事處處長呂鵬綱介紹?！　?/p>

　　2022年初，博士畢業(yè)不到兩年的陳龍、張攀通過專家團隊綜合評審，分別被委以空間超窄線寬激光器子系統(tǒng)主任設(shè)計師和空間飛秒光學(xué)頻率梳子系統(tǒng)副主任設(shè)計師的重任，經(jīng)過艱苦攻關(guān)，中國科學(xué)院國家授時中心承研的空間超窄線寬激光器和空間飛秒光學(xué)頻率梳在2022年11月8日首次上電測試即實現(xiàn)了自動閉環(huán)鎖定，標志著世界首臺空間超窄線寬激光器成功在軌運行。　　

　　不拘一格用人才的同時，國家授時中心也對人才能力與待遇的匹配度進行考核監(jiān)督，全力打造時間頻率科學(xué)的“國家隊”。“這個考核監(jiān)督體系給了我們年輕人干事創(chuàng)業(yè)的機會和平臺，同時督促著我們?nèi)蝿?wù)完成的進度和質(zhì)量?！标慅堈f?！　?/p>

　　“國家隊”就要擔“國家責(zé)”　　

　　一秒鐘，是手表秒針的一聲“滴答”。秒以下的時間按千分之一逐級遞減，還有毫秒、微秒、納秒、皮秒、飛秒、仄秒等時間單位。　　

　　實現(xiàn)高精度時間測量，有何意義呢？　　

　　簡單地講，有了毫秒級的時間，電網(wǎng)可以高效運行；有了微秒級的時間，移動通信可以進入4G時代；有了納秒級的時間，衛(wèi)星導(dǎo)航才能提供常規(guī)服務(wù)；有了皮秒級的時間，一些理論是否正確就有了檢驗的可能……　　

　　“1納秒是十億分之一秒。2017年以來，北京時間與國際標準時間的偏差一直在減小，從原來的5納秒到現(xiàn)在的2納秒，位居國際前三?！睆埵讋偨榻B。產(chǎn)生高性能的國家標準時間是為了授時發(fā)播，是為了服務(wù)不同應(yīng)用需求。授時系統(tǒng)是國家重大基礎(chǔ)設(shè)施。我國建立了國際先進的多手段授時系統(tǒng)。面向未來需求，張首剛提出了天地一體化的國家彈性授時體系架構(gòu)，并帶隊逐步建設(shè)。2022年10月31日，夢天實驗艙載著高精度時頻實驗柜飛上了太空?！坝辛诉@個實驗柜，天宮空間站時頻實驗系統(tǒng)將融合北斗導(dǎo)航系統(tǒng)、在建地基授時系統(tǒng)和現(xiàn)有的授時系統(tǒng)，預(yù)計在5年內(nèi)，我們將建成世界上獨一無二的天地融合、立體交叉的國家授時系統(tǒng)?！睆埵讋傉f?！　?/p>

　　“我們正在加快建設(shè)空天地立體交叉授時系統(tǒng)，著重往深空探測的方向發(fā)展，這個系統(tǒng)建成后，長距離、跨區(qū)域重大設(shè)施之間的時間同步精度可以提高四個到五個數(shù)量級，對科學(xué)研究和國家安全意義重大。”國家授時中心黨委書記竇忠介紹，“對于大眾來說，這同樣是個利好消息，將來我們的生活會更加便利，數(shù)字通信、無人駕駛、智慧城市等的建設(shè)會進一步加快?！薄　?/p>

　　目前，國家授時中心在時間頻率領(lǐng)域培養(yǎng)了一支從時間頻率產(chǎn)生、測量、傳遞到應(yīng)用的全學(xué)科、成建制的人才隊伍，并通過一批批重大項目的高強度歷練，培養(yǎng)了很多中堅骨干力量，為我國授時體系發(fā)展儲備了人才基礎(chǔ)?！　?/p>

　　“國家利益延伸到哪里，我們的授時服務(wù)就拓展到哪里?！睆埵讋偙硎?，“國家人”就要做“國家事”，“國家隊”就要擔“國家責(zé)”，隨著需求的發(fā)展，他們會將授時服務(wù)延伸到深空、深海。　　

　　《光明日報》（ 2023年03月26日 07版）