“浙里”科學家故事丨原子鐘專家陳景標：與時間較勁的人

編者按

在百年的科技奮斗史中，浙江英才輩出，燦若繁星，眾多著名科學家在“浙里”熠熠閃光。為弘揚新時代科學家精神，省科協開展“打造科學家群落，弘揚科學家精神”行動。本號特推出“‘浙里’科學家故事”專欄，以弘揚科學家精神為主線，通過摘錄、轉載和整理等方式，全方面呈現一批近代浙籍或在浙江工作過的著名科學家的故事，傳承科學家精神，涵養優良學風，引導全省科技工作者為忠實踐行“八八戰略”、奮力打造“重要窗口”，爭創社會主義現代化先行省，高質量發展建設共同富裕示范區凝聚力量。

人物名片

陳景標，1969年生，溫州龍港人。北京大學博雅特聘教授、博士生導師、量子電子學研究所副所長，國家高端科學儀器產業鏈鏈長單位負責人。中國計量測試學會常務理事、中國計算機自動測量與控制技術協會常務理事、全國量和單位標準化委員會委員、全國時間頻率計量技術委員會委員。國際首創主動光鐘原理與法拉第激光器技術方案，長期從事量子頻率標準（原子鐘）、穩頻半導體激光器、原子濾光器等研究，并致力于推動量子精密測量技術與高端科學儀器產業化。

與時間較勁的人

原子鐘專家陳景標

陳景標在加快建設創新溫州大會上發言。

因為“時間”，陳景標有了更多時間常回家看看。

這幾年，為了研究原子鐘——目前世界上最精準的計時工具，他頻繁奔走于北京和浙江兩地。作為北京大學博雅特聘教授，57歲的陳景標仍在科研教學一線，承擔高端科學儀器產業鏈等國家重大專項項目，帶博士生、給本科生上《光電子實驗》等專業課。同時，他也在推進量子精密測量技術的產業化，在溫州、湖州布局——2019年，北大—溫州激光與光電子聯合研發中心落地溫州龍灣；2024年，國測量子科技（浙江）有限公司總部落地湖州市南太湖新區；今年1月，在老家龍港，北大—龍港高端量子科技聯合實驗室正式揭牌。

圖源：龍港發布 王曉莉 池長峰 攝

4月初，在這座新落成的實驗室內，記者見到了陳景標。一頭標志性的白色短發、黑框眼鏡，盡管行程排得很滿，依舊語速從容，聊業務之余，他還不忘熱情推薦家鄉的燈盞糕——那是他念念不忘的童年味道。

近三十年來，陳景標一頭扎進原子鐘的世界。從原理到產品再到產線，他在量子時頻領域越走越遠，卻離一個目標越來越近：讓“中國時間”更準。

走別人沒走過的路

在北大—龍港高端量子科技聯合實驗室展廳中，陳列著陳景標帶領團隊近三十年來攻關研制的一代代穩頻激光器產品，其中一件是他的“寶貝”。那是一臺穩頻半導體激光器初代產品，電線裸露，密布各類器件，看上去并不起眼，甚至有些古樸。這是陳景標在北京大學讀博期間花6個月時間手工制作的，至今已走過近30個春秋。

“一邊照著示波器，一邊用鑷子一絲一絲逐個調整元器件位置。費眼還費腰，一坐就是幾個小時，兩三天只能調整一個準值。”回憶起那段實驗室歲月，他不自覺地做出調試光路時的姿態。

陳景標介紹穩頻半導體激光器初代產品。趙琛璋 攝

這臺小巧的器部件，堪比原子鐘的“心臟”。它作為原子鐘的核心穩定光源，對提升測量精度、靈敏度和系統可靠性至關重要。由它作為核心器件構成的原子鐘，是一種利用原子的量子行為來計量時間的工具，目前最高精度可達百億年僅誤差1秒。

精密測量領域有個重要概念：時間就是距離——在導航定位中，億分之一秒的誤差，就會讓位置偏出數米。導彈、衛星、通信網絡，無一不依賴這“看不見”的精準。

2002年到2004年，陳景標在國外做博士后，接觸了國際最前沿的量子精密測量技術。他意識到，這不只是重要的基礎科學，更關乎一個國家的時間頻率體系。回到北大后，他拋出一個大膽的想法：做當時原子鐘領域最前沿方向之一的“主動光頻原子鐘”。

當時，學界的主流技術路線是“被動型”，即通過外部激光激勵原子來鎖定激光頻率，作為時間基準。但這意味著需要激光和原子兩套復雜的系統，還會有噪聲誤差。陳景標另辟蹊徑：讓原子自己在光學諧振腔里產生受激輻射，直接輸出頻率標準，走一條與傳統方式完全不同的技術路線。

“最開始提出來時，同行都覺得很有挑戰。”陳景標說。原子內部結構太精密，能探測到的信號概率極低，攻關難度極大。

但他始終堅信，從“第一性原理”出發，既然原理走得通，就一定有機會做成。

研發攻關的前兩年，他延續讀博時期的“土辦法”，帶著學生買零件繼續“手搓”。從造激光器、搭系統，到分析數據，陳景標常帶著團隊在實驗室加班加點，但很長一段時間什么頻率信號都沒有。

陳景標沒有慌，一遍遍鼓勵團隊：“一定要堅持。”他從頭開始一步步檢查，最終判斷原本采用的熱原子束方案達不到輸出信號的條件。他提出換成熱原子蒸汽團，再試。

陳景標在實驗室指導學生進行主動光鐘實驗。

接近出結果的那段日子，陳景標在北大校園里繞著未名湖走了一圈又一圈。“究竟怎樣才能讓主動光鐘輸出有效的信號”，這個問題一直盤旋在腦海。

終于，在某個凌晨兩三點左右，團隊再次修正了一堆參數之后，示波器上跳出了標準的主動光鐘信號。大家盯著屏幕，興奮得一宿沒睡。

一大早，陳景標辦公室的門被敲響了。“信號出來了？”“出來了！”師徒對視一眼，多余的話都沒說，一同興沖沖地往實驗室跑。

后來，相關成果陸續入選美國光學學會期刊論文以及中國科學院主管《科學通報》期刊，還被IEEE國際頻率控制會議列為“三項最受關注的新興技術之一”。

回想起那段時光，陳景標依舊記得那種無法言說的興奮。他從那時起更堅定了一件事：要做原創性的東西，大膽走別人沒走過的路。

做現代“法拉第”

做探索性研究，就像在茫茫森林中探路。面前樹木遮蔽、荊棘叢生，沒有清晰的道路，不知道要從哪個方向、費多少時間，才能走出迷霧。

陳景標偏偏享受這種感覺。他把那些天馬行空的暢想稱作“思維拉伸”。他很喜歡把事情做到極限，熱衷于摸清事物的邊界，“如果同時有50個參數可能影響原子鐘，我就會把每一種可能性都試一遍。”

但與此同時，他作為博士生導師、團隊負責人，深知冒險探索并不是科研的全部——不能只將技術停留在實驗室，還得有落地的產業化成果。

穩頻激光器是原子鐘的核心關鍵光源，決定了原子鐘的精確性。此前很長一段時間，我國高精度半導體激光器產業鏈基礎薄弱，95%以上依賴進口，面臨嚴峻“卡脖子”問題。

陳景標回憶，早年他在實驗室調試一臺進口的高性能穩頻激光器時，發現它不僅價格昂貴、維護周期長，而且極其“嬌氣”，環境稍有波動就會導致實驗失敗。他強烈地意識到，如果連核心的高端科學儀器都無法自主可控，前沿研究將始終受制于人。

他下定決心要做出中國人自己的、高性能、可量產高端科學儀器及量子器件。

2019年，在陳景標的推動下，北大—溫州激光與光電子聯合研發中心落地溫州龍灣。

在這里，盡管目標充滿挑戰，陳景標的“奇思妙想”卻更多了。傳統激光穩頻需要復雜的外部反饋系統，他冒出一個念頭：“能不能讓原子自己待在激光器里當尺子？”這個看似腦洞大開的想法，最后竟催生了一款結構極其簡潔的激光器。

基于這些創新成果，研發中心孵化出第一家企業——浙江法拉第激光科技有限公司。公司名字里藏著陳景標的心愿：邁克爾·法拉第是他青年時代就敬仰的科學家，出身貧寒，靠超凡的勤奮，用大量實驗為后來的量子力學革命打下地基。陳景標想做現代版的“法拉第式”探索，依靠精妙的實驗設計，對微觀量子態實現精確操控與測量。

“從激光芯片到原子氣室，再到電源及電控系統，每個核心器部件攻關都充滿挑戰性，團隊前后花了4年時間，其間改版了20余次，累計安裝200臺以上的激光器去驗證性能。”浙江法拉第激光科技有限公司總經理劉珍峰說，為了保障每一環節的產品質量，他們聯合多家公司，以產業鏈方式密切協同上下游單位一起攻關。

最終，團隊成功研制出國產穩頻半導體激光器。它從根本上解決了傳統激光器因溫漂、振動導致的長期穩定性差、需要頻繁校準的難題，原子鐘的核心光源終于可靠、可控了。

浙江法拉第激光科技有限公司的全自動激光穩頻系統產品。

去年，原子選頻法拉第激光器獲得“全球三大發明展”之一的第50屆日內瓦國際發明展金獎。更讓團隊驕傲的是關鍵器部件全部國產自主可控，波長穩定度等核心指標超越了國際競品。

做原子鐘研究過程中，陳景標覺得自己能不斷提出原創想法、在困難中找到突破口，靠的是“沉浸的樂觀與清醒的堅韌”。

他相信，任何物理現象背后都有道理，任何技術難題終有解法。但過程中，需要的是充分的耐心和耐力，一步一個腳印，在一次次的失敗和調試中，積攢那些微小的進展。

“頂天”和“立地”

學生們發現，陳老師這幾年“更接地氣了”。

十幾年前在“象牙塔”里的陳景標，大腦里仿佛有一臺時刻高速運轉的機器，時不時火花四濺，迸出無數新想法。而這些年，從帶著一群人做產品，到推動一個行業往前走，陳景標身上漸漸生出一種務實的產業化思維。他的身份“標簽”不斷疊加，從純粹的科研工作者，到創業者，再到國家高端科學儀器產業鏈的“鏈長”，肩上的擔子越來越沉。

“這些變化，是被國家的需求、產業的痛點、行業的發展牽引著實現的。”陳景標坦言。如今，人們出行依賴的衛星定位導航，醫院的遠程協作手術，5G/6G通信基站要求的納秒級時間同步……時間測量已貫穿生活生產的方方面面，更不用說航天、深海、軍事等關鍵領域。

浙江民營經濟活躍、產業鏈配套完善，智慧城市、數字金融等市場化應用場景，為量子精密測量技術的快速落地和迭代提供了絕佳的“試驗場”。陳景標看中了這些優勢，產業化布局做得系統而全面：溫州注重研發孵化，湖州注重規模量產，龍港注重前沿創新。

從前是從0到1，現在是從1到100，是兩套截然不同的邏輯。如何實現從實驗室科研樣機到規模化量產產品的跨越，成為擺在陳景標和團隊眼前的一道考題。

國測量子科技（浙江）有限公司的芯片原子鐘測試線。

位于湖州市南太湖新區的國測量子科技（浙江）有限公司，主攻芯片原子鐘“不能批量生產”的難題。為了啃下這塊硬骨頭，陳景標從全國各地請來行業頂尖專家，組建聯合攻關團隊。

量產最難的是一致性。“質量控制牽涉管理、技術、工藝、成本，方方面面都得盯著。”團隊里來自航天領域的專家丁祝順說。陳景標從最小的核心器件教起，帶著團隊建立起一套標準化、規范化的質量管理體系。

“實驗室可以失敗10次，第11次成功就能發一篇好論文。但產線不行，產線要求一次成功、次次成功。”為此，陳景標在產線旁專門設了一個“快速迭代小組”，專門處理產線上突發的、實驗室沒見過的問題。

如今，激光器、原子氣室等一系列關鍵技術難關被逐一攻克。芯片原子鐘產品已逐漸在海底油氣勘探、電力電網、金融數據、5G/6G通信等領域開展試用，實現了從研發、制造到測試的全鏈條自主可控。

每周一的上午，陳景標的日程雷打不動：兩個會。先是各公司的管理層例會，談合作、接項目；接著是技術骨干例會，攻技術、解難題。科研與產業之間那道天然的壁壘，在這種高效的管理模式和全局思維帶來的順暢通路中，一點一點消解了。

陳景標給博士生上《量子頻標原理》。

這種務實的、系統性的思維，也延伸到了課堂上。今年即將畢業的博士生張佳回憶，在實驗室里，陳景標帶著學生從調光路開始，不僅教技術，更傳遞一種價值觀：做科研要“頂天立地”。“頂天”是追求科學前沿，“立地”是解決國家重大需求。他希望學生不僅能發表優秀的論文，更能理解一項技術從原理到產品、從產品到產業的完整邏輯。

陳景標曾說起自己欽佩管仲，這位“春秋第一相”是一位務實的系統構建者，也是一位“經世致用”的踐行者。而他做原子鐘，目標也只有一個：讓它真正服務于國家的戰略需要，創造實實在在的價值。

來源：浙江日報

責編：葉　揚

美編：陳路漫

一審：何百岳

二審：方佳佳

三審：王陸軍