4.3　关键前沿技术与发展趋势

4.3.1　光频秒长复现技术

目前，秒长复现技术的前沿是原子光钟和离子光钟的研究，光钟性能不断提升。新概念光钟也在积极探索中。基准光钟信号的可用性问题、连续性问题得到解决，逐步走向应用。研究锶/镱原子光钟、镱/铝离子光钟和新概念光钟等，重点是改进频率不确定度、稳定度性能和提高系统的运行率，需要在未来修改秒定义之前获得多种可用的光频秒长复现，并用于驾驭国际原子时。守时光钟的研究需要与基准光钟的研究相匹配，技术路线包括基于原子谱线或超稳光学腔等。哪种光钟技术指标和运行可靠性具有优势，还在研究比较过程中，有计划地聚焦少数几种光钟技术的攻关是必要的。

4.3.2　高精度时标产生和保持技术

高精度时标产生和保持技术近期目标是原子喷泉钟驾驭微波原子钟守时系统，长期目标是光频守时系统。

以商品氢原子钟作为守时钟，以原子喷泉钟作为基准钟，用原子喷泉钟复现秒定义驾驭氢原子钟方案是继氢原子钟与铯原子钟联合守时之后的第二代守时技术。频率稳定度由氢原子钟决定，约为3E-16；频率准确度由原子喷泉钟决定，约为3E-16，原子喷泉钟可连续工作，通常运行率>90%/15d，系统守时能力达到运行1亿年误差不超过1s的水平。

采用E-18量级准确度光钟驾驭的E-17量级稳定度的超稳微波钟属于第三代守时技术。采用这种方案，守时能力主要由超稳微波钟的频率稳定度决定，可以达到E-17量级，相当于运行10亿年误差不超过1s。

第四代守时系统为光钟复现秒定义驾驭守时光钟直接守时，这是我们目前能够想象的最高水平的守时系统。目前，光钟的准确度已经达到E-18量级。如果未来实现稳定度达到E-18量级的光频守时钟，那么基准光钟驾驭守时钟可能达到运行数百亿年误差不超过1s乃至更高的水平。

4.3.3　授时及时间校准技术

目前，授时及时间校准的渠道主要包括卫星、光纤、网络等。其中，利用卫星实现授时与校准成为主要渠道，在经济和国防建设中发挥着不可替代的作用。研究多渠道授时及时间校准中抗干扰、安全监测技术，推动国内各行业时间服务能力提升，是长期发展方向。

4.3.4　引力红移和潮汐频移修正技术

相对论频移影响频率基准复现秒定义的比对和测量量值。引力红移缘于地球引力。潮汐频移随时间变化，缘于太阳和月亮等天体导致的相对论效应。如果高精度的时间频率系统（无论是微波原子守时系统，还是光频守时系统）的频率不确定度优于E-13，那么需要对引力红移进行评定和修正；如果其不确定度优于E-17，还要对潮汐频移进行评定和修正。