科學家們(men) 的任務是創建一個(ge) 全球原子鍾網絡，這將使我們(men) 能夠更好地理解物理的基本定律，研究暗物質，並更精確地在地球和太空中導航。

然而，為(wei) 了發揮最大效能，這些時鍾需要通過大氣層可靠、快速地連接在一起，這絕非易事。新的研究概述了一個(ge) 成功的實驗，激光束在2.4公裏（1.5 英裏）的距離內(nei) 保持穩定。

相比之下，新鏈接的穩定性大約是以前組合的任何東(dong) 西的100倍。它還展示了比這些激光器可用於(yu) 監控的原子鍾高約1,000倍的穩定性。

研究人員在他們(men) 發表的論文中寫(xie) 道：“結果表明，本文提出的相位和幅度穩定技術可以為(wei) 光學原子鍾在湍流大氣中的超精確時間尺度比較提供基礎。”

該係統建立在去年進行的研究的基礎上，科學家們(men) 開發了一種激光鏈路，能夠以前所未有的穩定性在大氣層中保持自身。

在這項新的研究中，研究人員從(cong) 五樓的窗戶向1.2公裏（0.74英裏）外的反射器發射了一束激光。然後，光束被反彈回光源，以達到5分鍾的總距離。

使用降噪技術、溫度控製和對反射器的微小調整，該團隊能夠通過波動的空氣保持激光穩定。這裏地麵的大氣湍流很可能等同於(yu) 數百公裏的地對衛星湍流（空氣更平靜，大氣中的密度較低）。

雖然激光精度在十年左右的時間裏一直保持相當穩定，但我們(men) 最近看到了一些重大改進，包括由 Boulder Atomic Clock Optical Network (BACON) Collaboration 運營並於(yu) 去年 3 月進行測試的激光裝置。

該裝備涉及脈衝(chong) 激光，而不是在這項新研究中測試的連續波激光。兩(liang) 者在不同的場景下各有優(you) 勢，但連續波激光器的穩定性更好，可以在設定的時間內(nei) 傳(chuan) 輸更多的數據。

西澳大利亞(ya) 大學的天體(ti) 物理學家大衛·戈紮德說：“這兩(liang) 個(ge) 係統都擊敗了目前最好的原子鍾，所以我們(men) 在這裏分心，但我們(men) 的最終精度更好。”

一旦原子鍾網絡組合在一起，科學家們(men) 將能夠進行的測試包括愛因斯坦的廣義(yi) 相對論，以及如何解決(jue) 它與(yu) 我們(men) 所知道的量子物理學的不相容性。

通過非常精確地比較兩(liang) 個(ge) 原子鍾的計時——一個(ge) 在地球上，一個(ge) 在太空中——科學家們(men) 最終希望能夠找出廣義(yi) 相對論在哪裏成立和在哪裏成立。如果愛因斯坦的想法是正確的，那麽(me) 遠離地球引力的時鍾應該會(hui) 走得更快一些。

但它的用處並不止於(yu) 此。像這樣的激光最終可以用於(yu) 管理物體(ti) 進入軌道的發射、地球和太空之間的通信，或者連接太空中的兩(liang) 個(ge) 點。

“當然，你不能將光纖電纜連接到衛星上，”戈紮德說。

該研究已發表在《物理評論快報》上。