原子鐘是世界上最精確的時鐘，在原子鐘裡，電子從一個軌道到另一個軌道的躍遷，決定了時鐘頻率。為使電子躍遷，研究人員利用經過穩頻的雷射照射原子。不過，雷射頻率必須非常精確，以觸發相當精確的電子躍遷。難題在於：要獲得超精確的雷射頻率，是一件非常具有挑戰性的事情，因為雷射中總有一些微小「噪聲」。
現在，丹麥哥本哈根大學玻爾研究所（Niels Bohr Institute）的科研人員，研究出了一種可將噪聲降低100倍的方法，研究成果發表在科學雜誌《物理評論快報》上。
原子鐘裡的原子是被保持在一個真空腔裡的鍶氣體，利用磁場和精確的雷射（藍光）光束，原子被冷卻到接近絕對零度，並保持住這個溫度。
電子位於原子核周圍的一定軌道上，每個軌道具有一個能級。現在，用雷射（紅光）照射鍶原子，電子獲得更高能級，從一個軌道躍遷到另一軌道，但他們又立即躍遷回正常軌道。紅光再照鍶原子，電子就在不同軌道之間來回躍遷，這就構成了原子鐘的鐘擺。
現在，原子鐘是如此精確，以至於它每運行3億年，誤差僅一秒。但人們仍在努力使之更加精確，這將使原子鐘可能應用於宇宙探索中的導航和天基光學技術中。使原子鐘更加精確的難題在於控制雷射使其具有足夠精確的波長，來擊中原子中的電子，使電子震蕩具有非常高的準度和精度。
解決噪聲問題
玻爾研究所超冷原子研究組組長湯姆森（Jan Thomsen）副教授解釋說：「雷射雖被穩頻，但它還是有點波動，產生了噪聲。因為噪聲，所以就同時存在多個波長。我們用一面反射鏡將有噪聲的光送到「諧振器」上，這個「諧振器」由兩面連在一起的反射鏡組成，能允許特定波長的光通過，而其餘波長的光都不能通過。這樣的一個分選（sorting）機制，就使雷射波長變得更精確了。至此，每個人本應都感到高興的。接下來的問題是：鏡子存在輕微振動，鏡子中的原子振動導致了無法迴避的穩定性局限。為什麼我們不嘗試改變我們的思維定勢，將整個事情逆向思考呢？」
於是，這些研究人員反其道而行之，不是試圖進一步去穩定鏡子，而是決定完全忽略鏡子振動。他們決定在雷射和諧振腔兩面反射鏡之間加入某種可起濾波器作用的「東西」。
濾波器由一個真空腔和置於兩反射鏡間的超冷鍶原子組成。鍶是一種很「苛刻」的原子，只與特定波長的光發生互作用。光在兩面反射鏡之間來回反射，即使這兩面反射鏡因室溫變化而有輕微振動，光也不會受到影響，這是因為主要靠的是冷原子在篩選波長。
湯姆森指出，這項技術可以用比以往簡單得多的方法使原子鐘比以往更加精確，方法簡單卻有效。結果，雷射束更精確、穩定，噪聲降低了100倍。這就是說，我們研發了一項使用量子頻率濾波器獲得超精確雷射束的技術。（中國航天系統科學與工程研究院 姚保寅）
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