《Nature》：Lu+ optical frequency references with accuracy verified at the 19th digit
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光学原子频率基准1已远超其微波频率前代，推动了SI（国际单位制）秒的预期重新定义2。然而，随着科学界寻求新标准共识，且若干最先进光学标准现已报告评估分数不确定度低于10?18，通过同种比对验证至
光学原子频率基准1已远超其微波频率前代，推动了SI（国际单位制）秒的预期重新定义2。然而，随着科学界寻求新标准共识，且若干最先进光学标准现已报告评估分数不确定度低于10?18，通过同种比对验证至相当水平仍是突出挑战。本文报告两个176Lu+单离子光学频率基准，各自评估分数频率不确定度接近1 × 10?19，通过相关光谱法（correlation spectroscopy）直接比较并验证其一致性，测得相对频率差为[?0.1 ± (5.7)stat ± (1.0)sys] × 10?19，其中"stat"与"sys"分别表示统计不确定度与系统不确定度。研究人员的光学基准已得到全面评估，评估不确定度低于10?18，并获独立系统同种比对至5.7 × 10?19水平的支持。这一在实用室温系统中实现的精度，将促进国际授时改进与毫米尺度的时间基准测高（chronometric levelling）3,4，以及洛伦兹不变性6、广义相对论7、暗物质搜寻8,9和基本常数变化10,11等基础物理测试5。
**研究背景**
光学原子频率基准的精度已大幅超越微波频率标准，推动国际单位制（SI）秒的重新定义进程。然而，验证不确定度预算需要同种比对，而当前报告不确定度低于10
?18的先进光学标准中，同种比对验证仍相对匮乏；现有种间比对在最高精度水平更显示出与报告不确定度预算的显著不一致。评估不确定度预算本质上是可定量检验的预测：两个同种频率标准经系统位移修正后应在联合不确定度范围内一致。为严格检验该预测，研究人员确立了三项标准：（1）对决定系统不确定度预算的原子属性与环境因素进行清晰的实验测量；（2）进行同种比对以验证不确定度预算至测量精度允许的程度；（3）对显著大于比对测量精度的系统效应实施压力测试，即有意识地将系统位移并观测预测的频移。
**研究概要与意义**
研究人员构建了两个独立的
176Lu
+单离子光学频率参考系统（Lu-1与Lu-2），各自评估系统不确定度接近1 × 10
?19，为迄今最低报告值的四倍改进。通过相关光谱法直接比对，测得相对频率差为[?0.1 ± (5.7)
stat ± (1.0)
sys] × 10
?19，验证了两独立参考的一致性。该精度在实用的室温系统中实现，将促进国际授时
