国家授时中心的高性能CPT原子钟方案天文学科研进展之光荣获中美两国多项发明专利授权
中国科学院国家授时中心的张首刚和云恩学研究员带领的团队，提出了高性能相干布居囚禁（CPT）原子钟创新的方案，这项成果获得了中国和美国多项发明专利的认可。基于CPT量子干涉效应，他们设计了一种被动型原子钟，通过省去微波腔，从而实现了既小巧又高性能的小型化芯片原子钟。这类设备在航空、航天、水下等领域至关重要，是欧美日俄等国家科技界紧密关注的焦点。在国内外，小型化芯片原子钟已经实现了极致缩小，但目前其频率稳定度仍需进一步提升。
为了达成这一目标，研究团队提出了一种直接调制圆偏振光CPT构型，并成功实现了国际先进水平的频率稳定度：3.6 E–13τ–1/2 (τ=4~200 s)。此基础上，又提出一种新构型，可以同时探测电磁感应透明（EIT）和电磁感应吸收（EIA）信号，大幅增强鉴频信号质量。此创新方案有望推出更为精细化且体积更小的微小型CPT原子钟。
该团队提交的一系列高性能CPT原子钟方案，将为深空探测、微纳卫星编队组网、高速通信、无人机巡航、GNSS便携接收机以及水下资源勘探等需要精确时间与体积敏感应用提供解决之道。图中展示了该技术的一些关键成果，如同时观察到的EIT和EIA信号，以及差分CPT信号的大幅提升。
此项目已获得中国及美国多个发明专利授权，其中包括“DOUBLE-MODULATION CPT DIFFERENTIAL DETECTION METHOD AND SYSTEM”、“CPT PHASE MODULATION AND DEMODULATION METHOD AND SYSTEM”、“双调制CPT差分探测方法及系统”、“连续式CPT态制备与差分探测方法及系统”，这些专利证书见于图中示例。此一系列突破性工作，为全球科学家们开辟了解决未来挑战之门，同时也加强了我国在这领域的地位。