计量单位将迎来量子化时代

应助达人

量子基准将取代实物基准
　　据了解，国际单位制是全球统一的计量单位制，是构成国际计量体系的基石。其核心是7个基本单位，即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。国际单位制最早形成于19世纪，伴随着科技发展，发生了多次重大变革。
　　中国计量院院长方向介绍，20世纪80年代开始，量子力学的发展催生了国际单位制又一次重大变革。国际计量界决定对国际单位制的7个基本单位重新定义，将其与宇宙中恒定不变的量或基本物理常数联系起来，以量子物理为基础的自然基准取代实物基准，这样就不会受到空间和时间改变的影响，测量准确度等技术指标得以大幅度提高。
“此次变革的核心是‘计量单位量子化’和‘量值传递扁平化’。”方向解释，所谓“计量单位量子化”，是指通过全面采用量子计量基准，大幅提高测量精度和稳定性；而“量值传递扁平化”则是指通过量子计量基准与信息技术的结合，使量值传递链条更短、速度更快、测量结果更准更稳。
　　“单位‘米’的基准是实物米尺，各个国家都有一把作为基准的米尺，而且需要溯源到国际计量局的国际米原器进行校准，以确定其准确量值。然后通过实物传递到省一级、市一级、县一级等一级级地进行校准。传递的过程越长，其精度的损失就越大。”方向说，现在通过激光的波长来定义“米”，因为激光的频率和速度非常稳定，只要准确地测定某一种激光的频率或速度，然后以此来计算一定时间里它走过的距离，就可以定义“米”了。
　　重新定义后的“米”为激光在真空中1/299792458秒（接近三亿分之一秒）所走的距离，其准确度比国际米原器大幅提高，而且其复现和传递可以不受时间和环境的影响，更能满足我们不断增长的测量需求。“现在的先进制造、精密制造、精准医疗等，对长度的测量需要精确到几何级，直接用激光器来校准，肯定比传统方式要更精确。”方向说。