我國現代計量基準研究取得新突破

日前，由國家質檢總局組織的國家“十一五”科技支撐計劃重點項目《以量子物理為基礎的現代計量基準研究》順利通過科技部組織的專家驗收。該項目緊跟國際計量研究前沿領域，對一大批新的量子自然基準開展了深入的研究，階段性成果顯著，部分成果已經接近或超過國際最好水平。
　　據項目主要承擔單位中國計量科學研究院副院長段宇寧介紹，該項目開展了能量天平質量量子基準、可編程約瑟夫森電壓基準、玻爾茲曼常數測量及熱力學溫度基準、精細結構常數測量關鍵技術及電容基準、光輻射量子計量基準、阿伏加德羅常數測量關鍵技術、同位素豐度基準、冷原子納米尺度計量基準和基于隧道效應量子電流基準關鍵技術9項量子計量基準及關鍵技術研究；完成了普朗克常數、玻爾茲曼常數、阿伏加德羅常數3項基本物理常數精密測量儀器關鍵技術研究，形成了8套具有自主知識產權的測量系統，為建立以量子物理為基礎的現代計量基標準體系、應對國際單位制的重大變革奠定了基礎。建立可編程約瑟夫森電壓基準等重大裝置8套、同位素豐度標準物質158種。項目突破了互感參數準確測量技術、高精密穩流源技術、交流約瑟夫森結陣應用技術等12項關鍵技術。其中互感參數準確測量技術、基于隧道效應量子電流基準關鍵技術、使用3種以上濃縮同位素配制校正樣品的硒同位素絕對質譜測量方法、飛秒脈沖光譜相位的測量技術4項關鍵技術達到國際領先水平。
　　盡管起步較晚，但目前該項目所建立的量子自然基準的階段成果，已步入國際先進行列，一些研究成果得到國際同行高度認可，其中，普朗克常數、阿伏加德羅常數和玻爾茲曼常數測量關鍵技術及相應的量子計量基準研究成果被納入量子計量基準的國際研究計劃。
　　據了解，計量基準是復現國際單位制基本單位或其主要導出單位量值的測量系統，是國家計量基標準體系的源頭，是統一全國乃至全球所有測量量值的依據。目前，國際計量科學的發展趨勢是研究量子計量基準，希望可以把國際單位制中的質量的單位千克、電流的單位安培、溫度的單位開爾文、物質的量的單位摩爾等重新定義在基本物理常數上，并通過建立相應的量子基準，大幅提高相應領域計量基準的穩定性和準確度。
　　為維護其國家技術主權，在國際基本單位進行重新定義過程中掌握主動，世界先進國家在十多年前相繼開展了此方面的研究。2006年，在“十一五”科技支撐計劃支持下，國家質檢總局組織開展了以量子物理為基礎的現代計量基準研究。
　　該項目的完成，為提高我國計量基準研究的自主創新、國際互認能力和基礎支撐能力，使整體計量科技水平進入世界先進技術行列，對我國在國際單位制的重新定義掌握主動權和對等的話語權，保證國家測量能力與我國的經濟大國地位相適應，滿足國家科技創新和經濟社會發展的技術支撐需要等方面均具有重要的戰略意義。通過該項目的實施，打造了一支理論和技術水平均過硬的人才隊伍，形成了10余名量子計量基準研究的領軍人才，為項目的后續開展奠定了堅實的人才儲備基礎。