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中国科学院精密测量科学与技术创新研究院童昕团队与柳晓军团队，近日在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）发表题为“The Ticking of Thorium Nuclear Optical Clocks: A Developmental Perspective”的观点文章，系统梳理了钍核光学钟领域的技术脉络与突破性进展。本文将收录于NSR“量子信息进展”专题。
作为目前唯一可实现激光操控的原子核体系，钍-229的独特核跃迁特性为突破现有计时精度极限开辟了全新路径。
研究团队指出，钍核光学钟凭借原子核尺寸小、量子态间隔大、电子屏蔽效应强等优势，理论上可将时间频率标准的不确定度提升至10-19量级以上，有望成为下一代计时基准。
经过半个世纪的持续攻关，国际科研界已在钍核跃迁激光激发、真空紫外光梳技术等关键领域取得突破性进展，包括实现kHz级精度的核跃迁频率测量，以及通过掺杂晶体材料成功观测到核四极矩分裂现象。
然而，该领域发展仍面临多重技术挑战：
高纯度钍-229同位素极度稀缺，全球可用量仅为克量级；
148纳米窄线宽连续激光技术尚未突破；
固态环境中核跃迁对温度波动的敏感性高达 10-6/K，需将晶体温度稳定度控制在5微开尔文以内；
闭环操控系统的缺失也阻碍了钟跃迁的快速检测与调控。
"这些技术瓶颈的突破将催生计时领域的革命性变革。" 通讯作者童昕研究员强调，"钍核光学钟不仅能显著提升导航定位、量子通信等应用的精度，更将为检验精细结构常数变化、探索暗物质等基础物理研究提供全新探针。"