发现并归纳元素周期律的门捷列夫曾经说过，“科学是从测量开始的”，这句话的意思是说，没有精密测量就没有现代自然科学，而测量精度的提高往往会带来新的科学规律发现。

门捷列夫，发现并归纳元素周期律的科学家

在上篇文章中，我们主要介绍了量子精密测量的原理和优势。不同于我们熟悉的经典精密测量，量子精密测量方案采用天然的微观粒子作为物理测量基准，这意味着，测量的结果在理论上具有极高的参数稳定性。除此之外，量子精密测量方案还充分利用微观粒子本身所具有的量子效应，使其作为“量子之尺”来精确地响应待测物理量的变化，从而突破经典精密测量的精度极限。

在今天的这篇文章中，我们将了解一把可以精密测量时间的“量子之尺”。

寻觅精密时间的脚步

在正式分享第一把“量子之尺”的故事之前，问大家一个既熟悉又陌生的问题，如何才能精确地测量时间呢？

或许你会回答，表。

但其实，这个问题并没有统一的标准答案，这是因为从理论上来说，任何周期性的自然现象都可以作为测量时间的标准，表只是我们日常生活中运用这一原理测量时间的方式之一。

在早期文明阶段，人们基于天体运动的周期现象，来粗略地划分时间并且将其作为计时标准。例如，我们可以利用地球的公转和自转周期，来粗略地定义“一年”和“一天”。类似的，我们还可以利用太阳光在地面上不同时刻的投影，来制造出日晷，从而大致记录不同的时刻。

基于地球自转和公转来定义“天”和“年”的概念

我们现在不再使用这种原始方式进行精密测量了，这是由于天体运动的周期并不均匀，并且这种测量方式也极易受到天气等自然因素的干扰。这就导致早期的时间测量结果总是存在较大的偏差。

进入工业文明阶段，人们发现某些工业产品的机械振动周期很短，并且也具有较高的稳定性。于是，科学家们开始利用机械振动的固定周期作为精密测量时间的基准，从而提高了时间测量的精度。

例如，我们可以利用机械振动周期极短的石英振荡器，制备出计时极其精确的石英钟。石英钟能够计时的原理是，给石英振荡器通电，它就可以持续输出稳定的机械振动周期，这样就能用于精密测量时间了。

基于石英振荡器进行精密计时的石英钟