“时间折叠”技术使皮秒级任意序列发生器成为现实

“时间折叠”使皮秒级任意序列发生器成为现实

记者从中国科大获悉，该校杜江峰院士领导的科研团队，提出并实现了一种可以突破时钟速度极限的时序发生方法，实现了时间分辨率达5皮秒的任意序列发生器，将高精度时间序列发生功能的时间精度首次提升至皮秒量级。该成果作为头条文章日前发表在《科学仪器评论》上。

高精度的序列发生器广泛应用于高端仪器、测试测量、前沿科学研究等重要领域，其可用于产生高时间分辨率的控制脉冲序列，对各分系统进行高精度同步控制。目前，高精度序列发生器在量子计算、量子精密测量、自动化控制与测量、脉冲成像技术、医学诊疗等诸多方向得到广泛应用。在过去的数十年中，序列发生技术绝大部分采用高速时钟法，这种方法中序列的时间精度依赖于时钟速度(1 GHz频率的时钟即等同于1 ns的时间分辨率)，提高序列时间精度即需提高时钟速度。然而，技术上实现10 GHz以上速度的时钟难度很大，利用现有技术得到皮秒量级的时序发生功能是极其困难的。

杜江峰团队创新性地提出一种称之为“时间折叠”的高时间精度序列发生方法，与“时间内插”法相结合，不仅突破了传统的高速时钟法实现序列发生的时间精度的上限，得到皮秒量级的序列发生功能，还同时在皮秒尺度改善序列发生的时间线性，保障高质量、高稳定度的序列发生功能。测试表明，新的序列发生技术可实现时间分辨率为5皮秒、动态范围为5纳秒至10秒的序列发生功能。新提出的“时间折叠”技术还提供了进一步提升时间性能的潜力。

这一技术可以广泛应用到各类需求高时间精度序列发生功能场合，对前沿科学的进步和技术发展起到重要的推动作用。(吴长锋)