目前，秒是由与铯原子共振的微波频率（约92 GHz）定义的，精度为15至16个数量级（每30至3亿年偏差仅1秒）。使用高于微波频率（400-500 THz）的光学频率的光学晶格钟和光学离子钟等光学时钟有望将时间精度再提高1到2个数量级，被认为是重新定义秒的有希望的候选者。要重新定义第二个，仍然存在许多挑战，例如确保使用光频率的新定义是准确的，并且与当前使用微波频率的定义相比，可以在更长的时间内稳健地实现，并保证与当前定义的连续性。重新定义秒所需实现的条件之一是，通过调节基于光学钟的可连续运行的氢微波原子钟的频率，产生长时间内高精度且稳定的时间尺度。

由于氢脉泽原子钟的频率是逐渐变化的，因此需要定期调整。因此，时标是根据通过卫星链路远程比较获得的与UTC的时差，通过手动调节氢脉泽原子钟的频率来生成的。另一方面，预计使用光学钟调整氢脉泽原子钟的频率将产生比现有精度更高的时标，因此许多国家正在进行将光学钟纳入时标的研究。然而，光钟是极其复杂的设备，需要手动微调，许多研究机构只能在较低的正常运行时间内运行，因此无法完全抑制光钟关闭期间氢脉泽原子钟的频率波动。

AIST 的研究人员与横滨国立大学的研究人员合作，利用光学晶格时钟成功生成了连续 230 天的高精度时间尺度。

目前，正在讨论秒的重新定义，以便使用光学时钟获得的光学频率作为标准。一旦重新定义秒，有望建立比现有定义精细数万倍的“刻度尺”，为社会提供高精度的时间和频率。为了重新定义第二个，仍有许多问题需要解决，例如确保新定义与当前定义相比是准确的并在较长时期内稳健地实现。其中，在光学钟的基础上通过调整原子钟的频率来产生高精度和稳定的时标被认为是重新定义秒所希望达到的条件之一，因此许多国家都在进行将光学钟纳入时标的研究。 AIST一直通过手动调整氢脉泽原子钟的频率来生成时间尺度，氢微波原子钟是一种能够连续运行的原子钟，但通过使用光学晶格钟有望生成更精确的时间尺度。然而，在光学晶格钟关闭期间，由于光学晶格钟只能在较低的正常运行时间下运行，因此很难精确调整原子钟的频率。

使用先前从已成功运行的光学晶格钟获得的数据，在后处理分析中调整氢微波激射原子钟的频率，以生成基于光学晶格钟的时标。该时标在230天内实现了与国际时间标准UTC的±1纳秒（十亿分之一秒）以内的世界最高水平同步精度。这一成果有望加速对秒重新定义的考虑。

该技术的详细信息已发布于已应用物理审查2024 年 6 月 7 日（美国东部时间）。

期刊：已应用物理审查
论文标题：在近乎连续运行的光学晶格时钟的辅助下生成精确的时间尺度
作者：Takumi Kobayashi、Daisuke Akamatsu、Kazumoto Hosaka、Yusuke Hisai、Akiko Nishiyama、Akio Kawasaki、
和田正人、稻叶一、田边武彦、铃山智成、洪风雷、安田雅美
DOI：101103/PhysRevApplied21064015