原子精密测量研究方向

　　主要内容包括：

　　1）发展单原子灵敏探测方法，利用激光阱捕获单个目标原子，测量环境中极其稀有的同位素（同位素丰度探测极限达10-18），实现对放射性惰性气体同位素85Kr、39Ar 、81Kr的检测。这三个同位素是测量环境水、冰样品年代的理想示踪同位素，在研究地下水资源、洋流循环、冰川定年以及核安全等方面有重要应用。

　　2）检验基础物理定律，寻找超越标准模型的新物理。用冷原子测量方法寻找原子的固有电偶极矩（EDM），实验检验时间反演对称性；高精度测量可精确计算的少体原子（H，He）、分子（H2，HD）的跃迁频率，检验量子电动力学（QED）及量子从头计算方法；发展高稳定性的原子共磁力仪，探寻与核自旋相关的新物理现象。

　　3）发展高精度、高灵敏度分子光谱方法，寻找左右手性分子之间的能级差异，并为温度、压力等物理量提供量子计量标准。结合原子物理、激光光谱与精密仪器技术，发展高灵敏度原子磁力仪，突破传统磁探测技术。

分子精密测量研究方向

　　分子是能独立存在的具备功能的最小物质单元，具有显著的分立能级结构、 特定的轨道空间分布以及丰富的光、电、磁特性，是一种重要的量子体系。因此，发展多维度高分辨的分子精密测量方法，实现对分子结构和量子特性的精准测量，可以获取全方位描述分子构效关系的精准数据，为建立基于分子体系的量子计算方法提供重要支持，并有助于理解和构建基于分子的电子、自旋、光电等量子器件。主要研究方向：

　　1）单分子物理与化学：发展单分子层次上光、电、磁、力集成的多域一体化超高分辨扫描探针表征技术，实现表面分子内禀参量与外场响应的多自由度精准测量；

　　2）分子立体反应动力学：发展高分辨的气相分子精密测量技术，实现对分子态-态反应散射微分截面的高分辨测量和气相分子构象及量子态的高效选择；

　　3）超快谱学动力学表征：发展超快相干电子束技术，实现微纳尺度物质的皮秒及更短时间分辨的结构及其动态变化的精准测量。

光钟与时频传输研究方向

　　时间频率是测量最精确的基本物理量，光频标（光钟）的频率不确定度接近1E-18，已经成为量子精密测量的基础。但是地面光钟往往会受到潮汐力的影响，在卫星和空间站上搭载光钟可以解决这个问题。同时光钟的应用高度依赖于远距离时频传递，目前缺少满足光钟应用的高精度洲际时频比对和传递手段。建设高精度的天地一体化时频传递网，可以填补时频计量和标准技术空白，并推进基本物理理论检验、暗物质探测等基础科学研究，提升广域量子通信网络、全球导航定位系统性能。

　　研究目标为突破空地时频传递技术，满足量子通信等应用需求，具体包括开展中高轨卫星时频载荷研制和地基授时系统建设，开展精密光频梳、超稳激光、线性光学采样等关键设备研制；开展空间光钟以及星地高精度时频传递和光纤远距离时频传递研究，实现洲际光钟时频比对；同时，开展时频传递在量子精密测量中的应用研究，时频传递与量子通信网络融合，量子安全时频传递等研究。

量子导航研究方向

　　重力加速度是地球最重要的物理特性之一，它反映了地球的质量分布及其随时间的变化，能帮助人们深刻地理解地球的活动规律。对重力加速度的精密测量能在基础科学、计量基准、地球物理、国土测绘、导航定位、资源勘察、地震灾害防治等方面发挥作用，满足国家的战略需求。

　　利用冷原子的物质波特性，通过拉曼激光相干操控实现原子的分束、反射和合束，建造原子干涉仪，实现重力加速度的精密测量。其目标是在原理研究的基础上，将原子干涉仪工程化，建造面向多种应用场景的、小型化的原子重力仪；从静态到动态，从实验室到外场环境，为实现高精度的重力测量，重力辅助自主导航等重大应用提供技术和装备。

光量子雷达研究方向

　　光量子雷达应用高性能单光子探测技术，能够实现单光子级信号精密探测，结合高精度的时间测量、高精度光子鉴频等核心技术，能实现对目标场景（硬目标）和大气参数（软目标），进行高灵敏的量子测量和成像。研究可以突破传统光学成像极限的技术和算法，并探索此系统在科学和技术中的应用，如远距离单光子成像雷达和非视域成像等。研究前沿激光雷达遥感技术，开展实现昼夜可用、大探测面积、高时空分辨、多探测参数、便于移动探测的大气单光子激光雷达技术和集成系统的研究。