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△ 激光激发锶原子测量频率（图片来自NIST）
由于一毫米范围内的红移很小，大约只有0.0000000000000000001（别数了，总共19个0），为了能提高精度，研究团队用大约30分钟的平均数据解决此问题 。
经过90小时的数据分析，他们的测量结果是9.8(2.3) x 10^-20mm^-1，在误差范围内，与广义相对论符合得很好 。


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连接量子力学和广义相对论
本项研究的通讯作者叶军表示，此次突破可以把时钟的精确度提升50倍 。这有望提高GPS的精确度 。
由于引力红移，必须对GPS的原子钟做时间修正，时间修正越准确，也就意味着定位的精度可以越高 。
而这对于物理学更是具有重大意义 。
最让人兴奋的是，我们现在可以将量子力学和引力联系在一起了！
叶军表示，精确的原子钟将开启在弯曲时空中探索量子力学的可能，比如分布在弯曲时空中不同位置的粒子，是处于怎样的复杂物理状态 。
而且，如果能够将目前的测量效果再提升10倍，研究团队就能看到穿过时空曲率时，原子的整个物质波 。
也就意味着可以开始探索量子尺度下的引力效应 。
加拿大滑铁卢大学理论物理学家Flaminia Giacomini也表示，原子钟是探索这一问题最有希望的系统之一 。


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叶军表示：也许正是这种微小的频率差打破了量子相干性，才让宏观时间变得经典 。
此外，原子钟还可以被应用在显微镜上，来观察量子力学和引力之间的微妙联系 。同时也能被应用在天文望远镜上，来更加精确地观测宇宙 。
事实上，叶军教授也正在用原子钟寻找神秘的暗物质 。
甚至在大地测量学上，原子钟也能帮助研究人员更进一步精确测量地球、改进模型 。
通讯作者叶军
最后，我们再来了解一下本项研究的通讯作者——叶军 。
叶军是美国科罗拉多大学物理系教授、美国国家标准与技术研究院（NIST）和科罗拉多大学联合建立的实验天体物理实验室（JILA）研究院 。


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叶军本科毕业于上海交通大学应用物理系；博士毕业于科罗拉多大学，师从诺贝尔物理学奖得主约翰·霍尔 。
自1999年开始，叶军在科罗拉多大学博尔德分校任教，在2008年霍尔退休后接手了实验室的管理工作 。
2011年，叶军当选为美国国家科学院院士；2017年，当选为中国科学院外籍院士；2020年获得“墨子量子奖”，2021年获得科学突破奖基础物理学奖 。
其主要研究领域为超冷原子-分子、精密测量、多体量子物理等 。
2007年，叶军及研究团队做出了世界上首台“每7000万年仅误差1秒”的锶原子光钟 。


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之后，他在这一领域不断刷新纪录 。
2017年，其团队设计的新型原子钟，将锶原子装入微小的三维立方体中，密度较以前一维原子钟设计中锶原子的密度高出近1000倍，进一步提升原子钟测量精度 。
2020年，叶军团队曾在3天内连发Nature、Science论文 。