2023年4月7日下午，由北京大学电子学院主办的前沿学术论坛第49期在北京大学理科二号楼2736报告厅成功举办。中国计量科学研究院时频所所长房芳研究员以“原子钟的发展与秒定义变革”为主题作了精彩报告。讲座由电子学院量电所副所长陈景标教授主持，包括北京大学原常务副校长王义遒教授、电子学院量电所董太乾教授、张志刚教授、院领导魏贤龙副院长、王延辉副院长等50余名师生参加了本次讲座。

什么是时间？房芳研究员由我们既熟悉又陌生的时间开始，介绍了时间的基本概念。从古至今，人类对于时间精度的追求从未停止过，从起初的日出而作、日落而息到日晷、漏刻，到现在的石英钟、原子钟。原子钟利用对原子内部特定的共振频率的精确测量来提供时间与频率标准，是目前世界上精度最高的测量工具。在第十三届国际计量大会上，秒的定义由天文秒改为原子秒。

针对原子钟的发展与应用，房芳研究员为我们简单介绍了原子钟在计量基础、重大科学研究（如探测引力波、引力红移）、导航定位、金融结算、电网同步、通信系统等领域的应用。以卫星导航为例，讲解了为什么需要更高稳定度、更高准确度、更可靠的原子钟。除此之外，介绍了原子钟在协调世界时产生方面的重要作用及当前我们使用的时间是如何定义的。对于基准钟/次级基准钟如何驾驭国际原子时，房芳研究员介绍到目前全球有几百台原子钟分散在近80个国家的授时实验室里，国际计量局根据这些原子钟的数据汇总处理成统一的时间，也就是“国际原子时”。

房芳研究员介绍了喷泉钟以及光钟的研究进展，这是房芳研究员在中国计量科学研究院的主要研究内容。对于喷泉钟，房芳研究员介绍了其工作原理，包括冷原子的制备、外场干扰的屏蔽、各种引进能级移动效应的评定等。之后，房芳研究员展示了计量院目前在铯喷泉钟方向及工程化铷原子喷泉钟的研究进展。计量院的NIM5铯喷泉钟是秒长国家计量基准。2022年，NIM5参与驾驭产生国际原子时，年运行天数达到360天，运行率达到96.88％！

借助于飞秒光学频率梳，微波频率与光波频率之间有了切实的连接，光钟也得到了快速的发展。目前光钟的稳定度已经可以达到E-19量级。在光钟方面，房芳研究员为我们介绍了光晶格钟、单离子光钟的研究进展以及各自的优缺点，并介绍了目前计量院锶原子光晶格钟以及镱离子光钟的研究进展。

最后，对于秒定义变革，房芳研究员介绍了当前提议最多的两种方案，分别是“单一原子跃迁”、“一组跃迁频率”。除此之外，也介绍了秒定义的修改准则和条件，包括秒定义修改的必要条件以及秒定义修改时还需要完善的工作。

提问环节，现场师生积极提问，同房芳研究员进行了互动交流。针对当前使用原子钟测量海平面的精度、基准钟和守时钟的本质区别、后续在喷泉钟研究中的规划、超稳微波的稳定度、目前秒由光钟来定义是否切实可行、如何看待现有的片上光钟研究以及国内光钟的系统比对进展等问题，房芳研究员进行了精彩、细致的讲解。

报告最后，北京大学原常务副校长王义遒教授与量电所副所长陈景标教授共同为房芳研究员颁发了北京大学电子学院前沿学术论坛纪念牌。