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什麼叫做下一代“秒”的定義？
視訊連結：
西瓜視訊：
https://www.ixigua.com/7057334740751221286
本視訊釋出于2021年2月4日，播放量已達2.6萬
精彩呈現：
大家好，我是科技袁人袁岚峰。量子科技是幹什麼的？許多人一直搞不清這個問題，以至于還有一些人認為量子科技是假的。其實，我已經對此做過很多科普，例如量子計算機有望對某些特定問題遠遠超越現有的計算機，如破解密碼，又如量子通信中的量子密碼是人類已知最安全的保密傳輸技術。我不久前出版的科普書《量子資訊簡話》，就講了這些科技的原理。任何人隻要會識字、會數數，就能看懂其中很大一部分。
最近，新華社《瞭望》周刊采訪了潘建偉院士（中國科學院院士潘建偉：量子科技關乎國家戰略 唯有不斷突破創新 | 新華社），潘老師又講了不少新的應用目标。摘錄幾段如下：
“墨子号”起到了什麼樣的作用？
利用量子衛星建立量子通信網絡，可以在全球範圍内覆寫各類海島、遠洋船舶、駐外機構等光纖難以或者無法到達的地方，保障大陸在全球範圍的資訊傳輸安全。“墨子号”的實驗充分驗證了這一可行性。
“墨子号”已順利完成三大科學實驗任務。在此基礎上，又完成了“墨子号”和“京滬幹線”的對接，實作了洲際量子保密通信。此外，“墨子号”還對量子力學與引力的融合等實體學基本問題檢驗提供了新的平台。
我來提醒大家一句，在這裡最有趣的就是“駐外機構”這個詞，大家可以想想這是為什麼。
你接下來的目标是什麼？
在量子計算領域，國際學術界定義了3個階段性的目标，第一階段目标已經達到了。第二階段是完成量子糾錯的原理實作，研制相幹操縱數百個量子比特的專用量子模拟機，應用于組合優化、量子化學、機器學習等特定問題，指導材料設計、藥物開發等。達到該階段需要5至10年，是目前的主要研究任務。
在量子通信領域，我們希望通過10到15年的努力，發展出完整的天地一體廣域量子通信的相關技術，并推動量子通信在金融、政務、能源等領域的廣泛應用。同時，利用廣域量子通信發展出來的高精度光量子傳輸技術和空間量子科學實驗平台，建構高精度的時間頻率傳輸網絡，對下一代“秒”定義作出重要貢獻。在此基礎上，我們希望能夠開展對引力波探測、暗物質搜尋等實體學基本問題的研究。
介紹完了《瞭望》雜志對潘老師的采訪，我來稍微注釋一下。2016年發射的墨子号量子科學實驗衛星和2017年開通的京滬幹線組成了天地一體化的量子通信網絡，可以實作廣域的量子保密通信。這是個重要的功能，目前媒體的宣傳主要在這個層面。但還不止于此，這個量子通信網絡還可以做很多其他事情。
例如，2019年，潘建偉等人就用墨子号衛星檢驗了一種澳洲學者提出的、嘗試統一量子力學與廣義相對論的理論，檢驗的結果是這種理論不成立。後面這種理論會繼續改進，中國也會發射更高軌道的量子科學實驗衛星，繼續檢驗修正過的理論。
又如，這裡提到了下一代“秒”的定義。時間機關秒是怎麼定義的？最初是用太陽日，一天的86400分之一叫做一秒。後來用擺鐘，1米長的單擺一次擺動的時間大約是一秒。再後來用地球公轉周期，一年的3155萬6925.9747分之一為一秒。所有這些都是依賴于某些偶然現象，不是依賴于基本實體規律。現在，秒的定義是：铯-133原子在基态下的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射周期的91億9263萬1770倍。這就隻依賴于量子力學的實體原理，擺脫了對偶然事物的依賴。随着量子精密測量技術的進步，秒的精度還可以再提高，這就是潘老師提到的下一代秒的定義。要讓每個使用者都能夠精确地标定時間，不僅需要在一個源頭進行精确的時間測量，還需要把這個時間精确地傳遞給使用者，即授時，這就是潘老師說的高精度的時間頻率傳輸網絡。天地一體化的量子通信網絡，有望使中國成為世界上授時最準确的國家。
最後提到的引力波探測、暗物質搜尋，都是量子精密測量的技術。例如在衛星上放一個光鐘，測量引力紅移。如果有一團暗物質飄過，引力紅移就可能有變化。我不久前介紹的彭新華教授研究組探測暗物質的工作，就是量子精密測量的一個應用，可供參考。
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