體積僅為美國產(chǎn)品1/7，“中國或改變游戲規(guī)則”

【文/觀察者網(wǎng) 陳思佳】“在高精度計時領(lǐng)域，中國邁出了關(guān)鍵一步。”據(jù)香港《南華早報》3月19日報道，武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心開發(fā)出世界最小的芯片原子鐘，3萬多年的誤差不到1秒。這種不到指甲蓋大小的芯片原子鐘已實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)用于低軌衛(wèi)星、無人機(jī)群等時間同步系統(tǒng)。

傳統(tǒng)原子鐘通過原子在微波頻率振蕩產(chǎn)生穩(wěn)定的時頻，但這限制了器件的最小尺寸。芯片原子鐘則基于相干布居數(shù)囚禁（CPT）原理構(gòu)建，使用微波調(diào)制的激光與原子作用獲得高精度信號，使原子鐘輸出穩(wěn)定的頻率信號，從而實現(xiàn)超高精度計時。

武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心弘毅特聘教授陳杰華領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊已開發(fā)出世界最小的芯片原子鐘。他介紹說，傳統(tǒng)原子鐘即使小型化，最小體積依然有幾百立方厘米，最低功耗至少也有數(shù)瓦。但芯片原子鐘的體積可壓縮至幾十立方厘米，功耗可降至200毫瓦之內(nèi)。

陳杰華表示，美國已推出體積17立方厘米的芯片原子鐘，但武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心推出的芯片原子鐘體積僅為2.3立方厘米，性能與美國產(chǎn)品相當(dāng)，體積約為美國產(chǎn)品的1/7。該原子鐘的計時精度可達(dá)10?11至10?12量級，相當(dāng)于3萬多年誤差才1秒。

武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心開發(fā)的世界最小芯片原子鐘 《南華早報》

中科泰菲斯（武漢）技術(shù)有限公司正致力于生產(chǎn)這種新型芯片原子鐘，陳杰華說：“我們已實現(xiàn)芯片原子鐘大規(guī)模生產(chǎn)，成功應(yīng)用于微PNT、低軌衛(wèi)星、水下北斗和無人機(jī)群等時間同步系統(tǒng)。”

他指出，這款新產(chǎn)品憑借小體積、低功耗的優(yōu)勢，具有廣闊的市場前景。比如，該產(chǎn)品非常適合作為5G/6G基站時間同步的關(guān)鍵部件。又比如，海底自主同步體系需要精準(zhǔn)的時間基準(zhǔn)，因海底無法接收衛(wèi)星信號且沒有太陽能，海底體系需要低功耗的原子鐘作為自主頻率源。

長江產(chǎn)業(yè)集團(tuán)長江北斗投資并購事業(yè)部部長茍飛對《長江日報》表示，2024年，長江產(chǎn)業(yè)集團(tuán)緊扣湖北北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，通過長江北斗持股泰菲斯超20%，布局芯片原子鐘項目，加速推動產(chǎn)業(yè)化落地。目前該產(chǎn)品是國內(nèi)首款實現(xiàn)批量化銷售的芯片原子鐘，2024年銷量達(dá)數(shù)百套，2025年持續(xù)增長。

茍飛說，當(dāng)前產(chǎn)品規(guī)模化放量仍受激光器性能和成本偏高制約，長江產(chǎn)業(yè)集團(tuán)正依托資金與資源優(yōu)勢，協(xié)助企業(yè)攻關(guān)核心器件技術(shù)，推動自動化量產(chǎn)降本。未來隨著成本下降，芯片原子鐘將在軍用、民用通信等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模應(yīng)用。

《南華早報》指出，高精度計時在通信和軍事等領(lǐng)域都有著極為關(guān)鍵的作用，納秒級的延遲也可能對無人機(jī)協(xié)同等任務(wù)產(chǎn)生顯著影響。隨著世界最小芯片原子鐘實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，中國邁出了重要一步，可能改變無人機(jī)應(yīng)用、水下導(dǎo)航和軍事通信等領(lǐng)域的發(fā)展。

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