核光钟是通过激光精确驱动放射性同位素“钍-229”，实现其原子核内部能级跃迁，并以这一核跃迁频率作为基准的计时装置。我国科学家利用自主研制的148纳米连续波线氟化钙晶体，率先在国际上研制出核光钟并实现其稳定运行，将量子精密测量由电子跃迁拓展至原子核跃迁。
清华大学物理系主任翟荟表示，核光钟有望成为新一代时间频率基准，其成功研制和稳定运行是本世纪以来量子精密测量领域的重要突破。这标志着量子操控能力已深入到原子核尺度，为量子精密测量和量子操控开辟了新的研究方向。
原子钟利用原子内部电子在特定能级间的跃迁作为频率基准，是目前最准确的时间测量工具。而核光钟则是利用原子核不同能级间的跃迁来计量时间，由于原子核尺度远小于原子尺度，受外界电磁环境扰动影响更小，因此核光钟有望提供比原子钟更高精度、更实用的时间频率基准。
清华大学物理系副教授丁世谦带领的研究团队首次研制出148纳米连续波真空紫外激光，解决了精确驱动钍-229原子核内部能级跃迁的核心光源难题。同时，他们还与合作团队共同研制出微量钍-229掺杂氟化钙晶体，为核光钟的研制奠定了核心技术基础。
丁世谦介绍，团队现已将激光频率稳定锁定至核跃迁，实现了核光钟秒级稳定度优于同期欧洲团队接近一个数量级，性能国际领先。目前已建立从核心光源、核光钟晶体、核跃迁光谱到闭环运行的完整技术体系。
固态核光钟具有潜在的小型化和工程化优势，未来可能为卫星导航、深空探测等场景中的高精度时间频率需求提供实用的技术选择。