計量論壇

計量是測量的科學及應用,測得出才能造得出,測得準才能造得精。當前,以量子基準為核心的現代“先進測量”時代正在到來,國際計量體系正發生歷史性重大變革。“但我國圍繞國家先進測量體系的系統性布局顯著不足,相關計量基礎技術和設施還很薄弱,核心關鍵技術還未全面突破。”全國政協委員、中國計量科學研究院院長方向呼吁,加快構建以量子計量基準為核心、扁平化量值溯源為特征的“國家先進測量體系”。

方向介紹,計量科學的每一次進步,都極大地提高了測量精度,擴大了測量范圍。20世紀60年代,時間單位“秒”率先從“天文時”躍升到“原子時”,測量精度提高了數千萬倍,由此催生了萬億規模的衛星導航產業;80年代,長度單位“米”以真空中光速定義,測量精度提高了萬倍以上,實現了從原子尺度到宇宙尺度的全范圍、高準確測量,由此誕生了激光測長技術,推動了納米科技和精密制造的快速發展,也為深空探測奠定了精密時空測量基礎。

2018年11月16日,第26屆國際計量大會通過了以基本物理常數重新定義國際計量單位的決議。新定義將利用“自然法則創建測量法則”,將原子及量子級的測量與宏觀世界的測量關聯在一起。國際單位制(SI)新定義徹底改變了人類測量活動采用實物基準的歷史,全面開啟了以量子基準為核心的現代“先進測量”時代。世界測量技術規則將予重構,國際計量體系正發生歷史性重大變革,由此帶來的影響廣泛而深遠。

方向指出,此次SI重新定義最顯著的特點就是未來所有測量活動都將不再依賴于實物基準,而是依賴特征物理量和網絡傳輸、同時依托準確的時間基準,實現無處不在的準確測量。集多參量、高精度、自校準于一體的芯片級綜合測量和實時測量均將成為可能,進而催生整個測量體系的全面創新。通過嵌入芯片級量子計量基準,把最高測量精度直接賦予制造設備并保持長期穩定,將為新一輪工業革命提供有力支撐。高穩定、強可靠、自適應、多功能、低功耗的先進測量技術將為人工智能依賴的準確感知提供保障,必將引發儀器儀表產業的顛覆性創新發展,為現代科技發展提供新的契機。目前,德國、英國、日本等國家在競相研究和布局以量子計量基準為核心、扁平化量值溯源為特征的新一代“國家先進測量體系”。

近年來,我國不斷加大量子計量基準的研究,已實現“秒”“米”、電學量等SI的量子化新定義,并在本輪溫度單位“開爾文”重新定義等方面作出重大貢獻,有關成果先后獲得多項國家科技進步一等獎。但在方向看來,整體來看,國際計量單位制重新定義帶來的巨大發展機遇尚未得到應有重視,圍繞國家先進測量體系的系統性布局顯著不足,相關計量基礎技術和設施還很薄弱,核心關鍵技術還未全面突破,產業創新發展的格局遠未形成。

對此,方向建議:

高度重視SI全面重新定義帶來的重大發展機遇,將以量子計量基準為核心、扁平化量值溯源為特征的“國家先進測量體系”作為國家科技基礎設施發展的優先領域,并納入國新一輪國家科技中長期發展規劃。

在國家重點研發計劃中,專項支持基于全新SI定義的計量基準、計量標準和不依賴于實物標準的量值溯源新方法等計量測試核心關鍵技術研究,實現儀器儀表顛覆性創新發展,盡快建立具有自主知識產權、與國際等效的新型計量標準和其他技術標準,全面支撐“國家先進測量體系”。

支持量子計量相關國家重點實驗室建設,加快建設一批重大計量測試基礎設施,實現自主可控,牢牢把握發展先機,實現計量軍民融合發展和產業創新發展。(光明融媒記者陳海波)