研究人员链接了三个原子钟，这可能会改变未来的计时。

一个高大的摆钟每月减少或增加一分钟左右，而数字手表中的石英表则将误差停留在几秒钟之内。但是，在计时工作的最前沿，科学家们正在对发条进行微调，这些发条在数十亿年的过程中可能不会再出现一秒钟的误差。

费心改进一个已经如此精确的时钟似乎微不足道，但它对一些科学领域至关重要。更好的时钟可以微调研究人员测量相对论和暗物质的能力。它们也有助于大地测量学，即测量地球本身的科学，使我们能够将地球的重力、表面和海底测绘到厘米以内。像GPS这样的系统依赖于定时信号，它们可以开启新一代的导航技术。

这在一定程度上是因为创造出更加精确的时钟使科学家能够更好地定义秒，我们的基本时间单位。虽然大多数标准国际单位制在2019年被重新定义，但第二个并不是其中之一。事实上，第二种定义自1967年以来一直没有改变。

但是现在，科罗拉多州博尔德市的数十名研究人员与博尔德原子钟光学网络（BACON）一起工作，已经能够将世界上最精确的三个钟表连接在一起，这是朝着创建新定义迈出的关键一步。通过链接不同的时钟，研究人员可以检查以确保它们都可靠地保持了时间。

一旦发生这种情况，它将为这种新型，更精确的时钟类型重新定义秒表铺平道路。培根最近在《自然》杂志上发表的测量结果，其精确度甚至比地球官方计时器如今所使用的超精确原子钟高出约100倍。

今天，我们用原子来定义第二个原子，大多数情况下是铯133。特别地，当我们观察电子转移能级时所吸收和发射的光子的频率，铯133原子中的能级是微波。您可以使用这些微波的周期（波峰之间的时间）来保持时间。准确地说，其中的9,192,631,770个周期占一秒钟。

这听起来确实令人印象深刻，但这是冷战时期的技术。培根（BACON）和其他项目正在修补一种新型的原子钟，称为光钟，它依靠光。由于光的频率比微波高，因此周期更短，因此您可以使用该光获得更精确的定时。

最新的铯钟精确到十亿分之一秒的百万分之一。为了表明光钟确实是未来，科学家需要它们比铯——微波的前辈精确100倍，这是他们在这项新研究中达到的基准。

但是他们还需要世界各地的不同钟表来约定时间，特别是因为并非所有的光学时钟都使用相同的原子。那不容易。时钟本身不仅以不同的方式工作，而且相对论的影响使自己众所周知。由于地球引力引起的细微时间膨胀，不同高度的原子钟以不同的速率滴答作响。

科罗拉多州的博尔德市是连接光学时钟的沃土，因为那里生活着不少于三个时钟，其中两个居住在NIST实验室，另外三个居住在距博尔德市科罗拉多大学JILA约0.9英里（1.5公里）的地方。这三个时钟都可以在不同的原子上工作：JILA上的锶87，NIST上的铝27离子和171 171。

这两个站点之间已经存在一个链接。科罗拉多大学博尔德分校和NIST的研究员Holly Leopardi说：“我们很幸运，实际上有一条光缆在Boulder市下运行，将JILA的时钟与NIST的时钟连接起来。” 这是一种成熟的方法，可以按照科学家想要的精度连接光学时钟。例如，研究人员已经建立了连接整个欧洲时钟的光纤网络。

NIST的研究人员戴维·休姆（David Hume）说：“但是，您始终担心，也许……某些问题因您不了解或类似问题而逐渐消失了。” “因此，我们尽可能地希望该网络具有冗余性。”

考虑到这一点，研究人员在地面上创建了第二个链接。他们构建了一个系统，用于在NIST建筑物的顶部与大学校园内11层的Gamow塔的顶部之间发射激光脉冲。

然后，BACON研究人员采用了两种不同的方法来测量其时钟频率之间的比率，从而使他们能够检查时钟和链路是否可靠。这两个数字确实符合他们想要的超精确度。

休姆说：“我们有一天没有重复的测量，那是因为有暴风雪。” “我们无法让激光穿过雪地，而在另一端获得足够的信号。”

当您试图对每秒数十亿个刻度的时间进行计时时，即使是非常微小的因素，例如电缆中的信号损失和大气中的湍流，也会使您的脉搏消失。研究人员不得不反复检查他们的链接和测量系统是否没有增加错误。

Leopardi说：“关于自由空间系统的真正酷的事情是它能够测量大气中的所有噪声和湍流，我们能够对其进行校正。”

科学家最终希望使用该技术来创建一个全球网络，例如，它将美国的光钟与欧洲或东亚的光钟链接起来。我们尚不能做到这一点-在这么长的距离上存在太多错误-但是科学家希望尽快建立一个利用BACON自由空间链路工作的卫星网络。

Leopardi说：“我们能够团结协作，共同开展实际的测量工作，并共同努力，以取得这些结果，这真是令人惊讶。”