量子计量
诺贝尔物理奖得主John. Hall说，计量学是科学之母。“两弹一星元勋”王大珩曾经说过，计量学是提高物理量量化精确度的科学，是物理的基础和前沿。测量技术水平关乎社会稳定和国际地位，公元前210年秦始皇统一“度量衡”，为中华民族千余年的繁荣稳定与世界强国地位奠定基础，工业革命以来，欧美等国发展并引领计量基准和测量技术，牢牢把控经贸、科技等社会活动的国际“话语权”，发展中国家受其影响巨大，当前我国在高精度的计量基准和测量技术上受制于人，已成为各行各业自主创新中的“卡脖子”问题。
Fig.1 基本单位的量子新定义
目前，国际计量体系处于历史性大变革时期，即由基于经典物理的实物标准向“量子标准”发展变革。量子标准是将计量单位与基本物理常数联系在一起，利用量子现象来复现计量单位，测量即基准，发展高精密量子测量方法是未来计量学的发展方向。
Fig.2 量子计量的科学意义
1. 热力学温度的光学测定
热力学温度的测量普遍存在于科研、工业生产、航空航天等领域，温度单位开尔文的定义已经由水三相点变更为由玻尔兹曼常数kB来定义，目前有多种方法可以测量热力学温度，比如基于声学共振方法（AGT），热噪声法（JNT）等。本研究组采用的是利用原子分子吸收光谱谱线的多普勒展宽（DBT），是一种新的光学测定方法。
Fig.2 DBT测量原理
基于光腔衰荡光谱方法，我们搭建的光谱测量装置探测灵敏度可达10-12/cm水平（有效吸收光程可达几百公里），光谱测量精度达到kHz水平，并实现了光腔温度的1mK级温度控制。基于上述技术，预计可实现ppm水平的气体温度测量。这种高精度的光谱测量技术，除了是一种测量绝对温度的新方法之外，还会在分子碰撞理论、“禁戒”跃迁测量、痕量探测等领域产生一系列全新的应用。
2. 气体压力（密度）测定
气压是一个十分常用的单位。目前国际上仍采用水银压力计和活塞压力计作为气压（真空）量值复现及量传的基准，近些年，基于光学方法的真空计量方法是真空计量由实物标准向量子标准发展的标志。本课题组利用法布里-珀罗腔（Fabry-Perot Cavity）实现对气体折射率的精密测量，并反演得出气体密度，搭建了国内首台用于测量气体压力的实验装置，其中关键技术包括：激光频率精密锁定，腔体温度高精密控制，激光频率精密测量等等。利用该方法有望将气体压力测量精度测量至ppm水平，取代现有压力基准成为新一代气体压力测量基准方法。