武漢大學研制出世界最小芯片原子鐘,精度達3萬年誤差1秒
3月,武漢大學衛(wèi)星導航定位技術研究中心在量子精密測量領域取得重大突破,成功研制出目前世界上體積最小的芯片原子鐘。這款僅2.3立方厘米(約指甲蓋大小)的微型原子鐘,計時精度可達10?11至10?12量級,相當于3萬多年誤差不超過1秒,綜合性能達到全球領先水平。
體積僅為美國產品1/7 打破國外壟斷
芯片原子鐘基于相干布居數(shù)囚禁(CPT)原理構建,與傳統(tǒng)原子鐘依靠微波與原子作用不同,該產品采用微波調制的激光與原子相互作用獲得高精度信號,在保持超高精度的同時實現(xiàn)了極致小型化與低功耗。
對比國際同類產品,美國已推出的芯片原子鐘體積為17立方厘米,而武漢大學團隊研制的芯片原子鐘體積僅2.3立方厘米,約為美國產品的1/7。傳統(tǒng)原子鐘即使小型化,最小體積仍有數(shù)百立方厘米,最低功耗至少數(shù)瓦;而這款芯片原子鐘功耗可降至200毫瓦以內。

已實現(xiàn)規(guī)?;慨a 應用于北斗、無人機等戰(zhàn)略場景
目前該產品由中科泰菲斯(武漢)技術有限公司實現(xiàn)規(guī)?;慨a,是國內首款實現(xiàn)批量化銷售的芯片原子鐘。2024年銷量達數(shù)百套,2025年持續(xù)增長。
該芯片原子鐘已成功應用于微PNT(定位、導航、授時)、低軌衛(wèi)星、水下北斗、無人機群等時間同步系統(tǒng),并適用于深??碧健㈦娏﹄娋W、通信基站等戰(zhàn)略場景。其小體積、低功耗的特性也使其成為5G/6G基站時間同步的理想選擇,以及海底自主同步體系的關鍵部件——由于海底無法接收衛(wèi)星信號且缺乏太陽能,低功耗的自主頻率源至關重要。
長江產業(yè)集團加持 推動產業(yè)化落地
2024年,長江產業(yè)集團緊扣湖北北斗產業(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,加速推動產業(yè)化落地。長江產業(yè)集團長江北斗投資并購事業(yè)部部長茍飛表示,當前產品規(guī)?;帕咳允芗す馄餍阅芎统杀酒咧萍s,集團正依托資金與資源優(yōu)勢,協(xié)助企業(yè)攻關核心器件技術,推動自動化量產降本。未來隨著成本下降,芯片原子鐘將在軍用、民用通信等領域實現(xiàn)更大規(guī)模應用。
掌握時間話語權 筑牢國家高精度時間基準
在導航與定位領域,時間精度直接決定距離精度,一納秒的誤差就會帶來0.3米的定位偏差。高精度計時在通信、軍事、自動駕駛等領域具有關鍵作用,納秒級的延遲也可能對無人機協(xié)同等任務產生顯著影響。
業(yè)內專家指出,此次突破標志著我國在高精度計時領域邁出關鍵一步,徹底打破國外技術壟斷,實現(xiàn)核心技術自主可控,牢牢掌握時間話語權,為國家關鍵領域筑牢高精度時間基準。