光钟：下一代时间标准

现在的“秒”由铯-133 原子定义：9,192,631,770 次振动就是 1 秒（1967 年第 13 届国际计量大会定下）。这个定义用了近 60 年，但它的接班人已经来了：光钟。

光钟为什么更准

铯原子每秒振动约 90 亿次，而锶原子在可见光波段振动，每秒约 429 万亿次。振动越快，刻度越细，钟就越准。光钟的精度达到 10^-18 量级，比铯喷泉钟好约 100 倍。

中国科学技术大学的锶光钟，不确定度 9.2×10^-19、稳定度 6.3×10^-19：就算它连续跑 300 亿年（宇宙年龄的两倍多），也只差 1 秒。成果发表在《计量学》上。

中国科学院国家授时中心的锶光钟同样达到世界领先水平：不确定度 1.96×10^-18、57,000 秒内稳定度 1.2×10^-18，满足秒重新定义的 2×10^-18 指标要求。中国是继美国之后第二个同时达到这一门槛的国家。

2030 年：新定义的提案

第 27 届国际计量大会（2022 年）通过路线图，提出 2030 年重新定义秒。2026 年第 28 届大会第 4 号决议要求：为第 29 届大会（2030 年）准备新定义提案。

新定义有两个主流备选方案：选定某一种光跃迁（如锶）；或取几种光跃迁的加权几何平均。另有第三种思路是固定某个基本常数，但目前被认为不切实际。若 2030 年条件不成熟，表决将推迟到 2034 年。

目前最好的几台光钟：新加坡国立大学的镥离子钟（2026 年 9 月，《自然》）不确定度 1×10^-19，是迄今最低纪录；美国 JILA 的锶光钟（2024 年）8.1×10^-19；美国国家标准与技术研究院的铝离子钟（2025 年 7 月）5.5×10^-19，曾比此前纪录好 41%，比其他离子钟稳定 2.6 倍。

光钟不只是计时：它还是测高仪

光钟准到能测出引力的时间膨胀：高度每差 1 米，钟的快慢差约 1.1×10^-16。也就是说，一台 10^-18 精度的光钟，能测出约 1 厘米的高差——钟本身就成了测高仪，可用于大地测量和找矿。

从铯钟到光钟，秒的定义 60 年来第一次要换代：刻度从微波跳到可见光，精度提高 100 倍。

要点小结

现在的秒由铯-133 定义（9,192,631,770 次振动）；光钟用可见光波段的锶等原子，每秒振动约 429 万亿次，精度 10^-18 量级，比铯钟好约 100 倍；中国科大锶光钟 300 亿年差 1 秒，授时中心锶光钟满足 2×10^-18 指标；2026 年第 28 届大会第 4 号决议要求 2030 年第 29 届大会提交新定义提案（主流是单一光跃迁或加权几何平均）；光钟还能当测高仪（1 米高差对应约 1.1×10^-16）。

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最后更新：2026 年 11 月 6 日
事实来源：ScienceAlert《This New Clock Is So Precise It Could Soon Redefine The Second》；中国科学院《China Achieves World-leading Precision in Optical Lattice Clocks》；BIPM 第 28 届大会第 4 号决议（2026 年）。

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