我国现代计量基准研究取得突破性进展

近日，《以量子物理为基础的现代计量基准研究》项目顺利通过科技部条财司组织的专家验收。该项目是由国家质检总局组织的国家“十一五”科技支撑计划重点项目，紧跟国际计量研究前沿领域，对一大批新的量子自然基准开展了深入的研究，阶段性成果显著，部分成果已经接近或超过国际最好水平。
　　
　　计量基准是复现国际单位制基本单位或其主要导出单位量值的测量系统，是国家计量基标准体系的源头，是统一全国乃至全球所有测量量值的依据。目前，国际计量科学的发展趋势是研究量子计量基准，希望可以把国际单位制中的质量的单位千克、电流的单位安培、温度的单位开尔文、物质的量的单位摩尔等重新定义在基本物理常数上，并通过建立相应的量子基准，大幅提高相应领域计量基准的稳定性和准确度。
　　
　　为维护其国家技术主权，在国际基本单位进行重新定义过程中掌握主动，世界先进国家在十多年前相继开展了此方面的研究。2006年，在“十一五”科技支撑计划支持下，国家质检总局组织开展了以量子物理为基础的现代计量基准研究。
　　
　　据项目主要承担单位中国计量科学研究院副院长段宇宁介绍，该项目开展了能量天平质量量子基准、可编程约瑟夫森电压基准、玻尔兹曼常数测量及热力学温度基准、精细结构常数测量关键技术及电容基准、光辐射量子计量基准、阿伏加德罗常数测量关键技术、同位素丰度基准、冷原子纳米尺度计量基准和基于隧道效应量子电流基准关键技术等9项量子计量基准及关键技术研究；完成了普朗克常数、玻尔兹曼常数、阿伏加德罗常数等3项基本物理常数精密测量仪器关键技术研究，形成了8套具有自主知识产权的测量系统，为建立以量子物理为基础的现代计量基标准体系，应对国际单位制的重大变革奠定了基础。建立可编程约瑟夫森电压基准等重大装置8套，同位素丰度标准物质158种。项目突破了互感参数准确测量技术、高精密稳流源技术、交流约瑟夫森结阵应用技术等12项关键技术。其中互感参数准确测量技术、基于隧道效应量子电流基准关键技术、使用三种以上浓缩同位素配制校正样品的硒同位素绝对质谱测量方法、飞秒脉冲光谱相位的测量技术等4项关键技术达到国际领先水平。
　　
　　尽管起步较晚，但目前该项目所建立的量子自然基准的阶段成果，已步入国际先进行列，一些研究成果得到国际同行高度认可，其中，普朗克常数、阿伏加德罗常数和玻尔兹曼常数测量关键技术及相应的量子计量基准研究成果被纳入量子计量基准的国际研究计划。
　　
　　该项目的完成，为提高我国计量基准研究的自主创新、国际互认能力和基础支撑能力，使整体计量科技水平进入世界先进技术行列，为我国在国际单位制的重新定义掌握主动权和对等的话语权，保证国家测量能力与我国的经济大国地位相适应，满足国家科技创新和经济社会发展的技术支撑需要等方面均具有重要的战略意义。通过该项目的实施，还打造了一支理论和技术水平均过硬的人才队伍，形成了10余名量子计量基准研究的领军人才，为项目的后续开展奠定了坚实的人才储备基础。