2022年7月5日，英国伯明翰大学领导的量子传感器和计时技术中心研究人员设计了一种量子传感器的新技术，不仅减小了时钟尺寸，还使其具有足够的鲁棒性，可以运出实验室并在“现实世界”中使用。相关研究成果发表在《量子科学与技术》杂志上。

量子/原子钟被广泛认为是越来越精确的时钟，在在线通信、导航或全球股票交易系统等领域必不可少。具有光学时钟频率的原子钟可以比微波钟精确10000倍，从而开辟了重新定义标准（SI）测量单位的可能性。虽然这种量子时钟正在迅速发展，但由于它们的尺寸过大及对环境的敏感性，限制了它们在不同地方之间的运输。为此，该研究团队提出了一种解决方案，可以在一个重量不到75公斤的约120升的“盒子”包装中完成封装，以应对这两个挑战。

时钟的工作原理是使用激光来产生并测量原子中的量子振荡，可以测量时间，但外部环境对测量的影响较大，必须在真空中进行以减少外部干扰。该设计的核心是一个超高真空室，比量子计时领域使用的任何真空室都要小。该腔室可用于捕获原子，然后将其冷却到非常接近“绝对零度”值的位置，以便它们达到可用于量子传感器精密测量的状态。

考虑到可移动性是现场可部署量子传感器的关键标准，紧凑型原子封装（CAP）的设计和开发使其可以从一个地方运输到另一个地方，并快速切换到运行状态。CAP包括必要的子模块以及紧凑型超高真空（UHV）组件。研究团队演示了在不到一秒钟的时间内捕获腔室内近16万个超冷原子，并展示了可以将系统运输超过200公里，然后将其设置为在90分钟的时间内准备好进行测量。该系统在运输中可以承受比室温高出8度的温度。

信息来源：

https://www.birmingham.ac.uk/news/2022/next-generation-atomic-clocks-are-a-step-closer-to-real-world-applications

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2058-9565/ac7b40