現在，國際上使（shǐ）用（yòng）最多的原子鍾的震蕩頻率通常是數納秒（一納（nà）秒＝１０億分之（zhī）一秒），它（tā）是通過調整超高頻激光，使之（zhī）和銫原（yuán）子（zǐ）鍾發射（shè）的光波頻率相匹配而實現的。一般說全球衛（wèi）星定位係統攜帶原子鍾（銣（rú）鍾、銫鍾和氫鍾），因其結（jié）構（gòu）緊湊，可（kě）靠性高，壽命長，所以滿足了需要。 但是，計量科學家們仍然希（xī）望能有振蕩（dàng）頻率更快（kuài）的時鍾，用於科學前沿問題的研究，例如弄清（qīng）決定（dìng）電（diàn）磁（cí）互作用強度的所謂精細結（jié）構是否真（zhēn）的穩定等問題。科（kē）學家們認為（wéi），這（zhè）種新型時鍾應當易於製造，且振蕩頻（pín）率應比相對較（jiào）低的微波頻（pín）率快１０００倍（bèi）。問題是，目前沒有一種裝置能（néng）夠（gòu）如此快的計數。最近，美國科學家已經研製出（chū）了“光學傳動裝置”，這種（zhǒng）裝（zhuāng）置可將激光光（guāng）波的高速振動轉化成振蕩係數正好慢１００萬倍的激光強度（dù）波動，並利用標準檢波器顯示激光強度在（zài）１秒內所振蕩的次數，然後將得到的數值乘上１００萬。據科學家研究小組說，這種新型“光鍾”的精度至少是最好的銫原子鍾的１０００倍。但是，不同光波之間和（hé）某一光波與（yǔ）銫微波頻標之間的頻差測量都是極其龐大複雜，價格昂貴的工程。１９９９年，德國首次報道了（le）“飛秒激光光學頻（pín）率梳”，飛秒光梳的出現提供了（le）一個（gè）準確實用的“光學頻率綜（zōng）合器”，一舉將微波頻率基準與光學（xué）頻率／波長聯係起來。由於飛秒光梳的研究成功和迅速推（tuī）廣應用，使（shǐ）冷原子／離子存儲穩（wěn）頻的光頻標與（yǔ）飛秒光（guāng）梳結合成“光鍾”，使光學頻率標準的實際應（yīng）用變為現實。光鍾的研製將成為國際（jì）計量發展（zhǎn）的一個新熱點。 目前，科學家們正在把其他量（liàng）轉換成時頻量進行（háng）測量。第一個完成這種轉換的是長度。目前利用飛秒（miǎo）（１０－１６秒）激光（guāng）脈衝所產生的梳狀頻譜（pǔ）與微波頻率聯係起來（lái），這樣就可以實現（xiàn）長度和時間基準的比對。 再就是電（diàn）學量。當兩塊（kuài）低溫（液氮）超導金屬充分接近，其間相隔僅為約１納米的絕緣層時（shí）便形（xíng）成超導（dǎo）結，若在結的兩端施加直流（liú）電（diàn）壓，結上即會產生高（gāo）頻超導電流。這（zhè）時約瑟夫森效應的（de）宏觀現（xiàn）象，是一種量子力學隧道穿透效應（yīng），其頻率即可與電壓掛鉤，單個結顯示為若幹毫伏，上千個結疊加起來可獲得１伏或１０伏的電壓。另一方（fāng）麵，量子化霍爾效應產生了量子化電阻，使（shǐ）電阻取決於基本物理常數和一個整數值。 利（lì）用物理（lǐ）關係（xì）把溫度轉換為頻率的研究正在進行之（zhī）中，比如某些材料和四極矩的共振頻率隨溫度而變化。質量和物質的量與頻率的關（guān）係，也正在探索之中，比如利用（yòng）電功率與機械的（de）等價性，先確定力再定義質量單位；或者通過一定數量的基本（běn）粒子和阿伏加德（dé）羅常數的精確測量來實現質量和（hé）物質的量。事實上，計量單位的基礎已由或正（zhèng）在由宏觀實物體係過渡到微觀量子體係，從而大大提高了單位實現的準確性、穩定性、可靠（kào）性和普通適（shì）用性。 時間頻（pín）率的研究和發展應有超前性，一個研討中繼續提高複現準確度的可能方案是提高自（zì）身頻率，即從微波段（duàn）過渡到光頻段，而當未來用光頻標取代目前實用的（de）銫原子微波頻率基準（zhǔn）時，對秒的（de）定義就（jiù）會再次發生改變。 計量科學的研究與發展（zhǎn）需要利（lì）用當代最新的科技成果，包括新理論、新原理、新方法（fǎ）來精確定義和實現（xiàn）計（jì）量單位，反過來（lái）又為新的科技（jì）發展提供可靠的測量基礎；而其本身就是科學的前（qián）沿（yán）研究，具（jù）有基礎性、探（tàn）索性、先行性的特點（diǎn）。計量學是以物理量為基礎，進行精（jīng）確研（yán）究的前（qián）沿科學，是國民經濟、社會發展的技術基礎。