計量與前沿科技

計量與前沿科技

計量學是測量及其應用的科學，是一門研究測量理論和實踐的綜合性學科，計量前沿科技進步往往成為重大科學發現的基點，為許多重要基礎科學問題的研究帶來突破，同時其他學科前沿科技發展也為計量領域帶來新的測量方法和手段，促進計量科技不斷進步。

在國防科技工業關注的微納尺度、飛秒激光、太赫茲、量子化、信息域等前沿計量科技領域，美國國家標準與技術研究院（NIST）、英國國家物理實驗室（NPL）、德國物理技術研究院（PTB）等先進計量技術機構持續開展研究，處于國際領先水平。

德國PTB正在研制計量型原子力顯微鏡、大范圍掃描探針顯微鏡和微/納三坐標測量機等納米幾何結構測量基準儀器，并研制了多種線寬、線間隔、臺階高度等標準樣本。

美國科學家用20MHz飛秒脈沖激光相干雷達對快速移動目標進行了高精度測距和測速試驗，結合飛秒脈沖激光和啁啾光纖布拉格光柵技術，實現了信噪比大于25dB的亞毫米測距精度。

脈沖技術是太赫茲頻段的基礎技術，在通信、雷達、成像等方面具有關鍵性地位。德國PTB基于電光取樣技術，利用飛秒激光和光導開關實現太赫茲脈沖的產生和探測，取樣測量帶寬可達600GHz，可溯源到光學延時線。

基于激光等技術的新型量子頻標是未來國際研究的主流方向，應用潛力極大，包括銫噴泉鐘、離子頻標、光鐘等。美國NIST研制的鐿原子鐘，穩定度達到10-18量級，若由150億年前宇宙誕生之初開始走動，到今天仍不會出現1秒誤差。

美國NIST最早提出信息計量概念，并將其列為計量的重要領域。部分歐美發達國家以及日本的國家計量研究機構相繼成立了相關研究部門，其研究成果已經在很大程度上推動了這些國家信息技術的高速發展。■