2018年11月16日举行的第26届国际计量大会（General Conference of Weights & Measures，CGPM）上，米制公约各成员国一致通过了关于国际单位制（International System of Units，SI）修订的“1号决议”，即SI单位制中的7个基本单位均由量子化的基本物理常数进行定义。其中质量单位千克（kg），作为7个基本单位之一，由普朗克常数进行定义，其定义内容为“千克，符号kg，SI的质量单位。当普朗克常数h以单位J s，即kg m2 s-1，表示时，将其固定数值取为6.626 070 15×10-34来定义千克，其中米和秒分别用真空中的光速c和铯133原子基态的超精细能级跃迁频率ΔνCs定义”。 2019年5月20日，千克单位的新定义正式实施，如何利用基于普朗克常数的新定义来复现质量单位千克，就成为了目前国际计量领域乃至基础物理研究中的一个热点和难点。

最新进展：（简要介绍本问题的最新进展，及未来面临的关键难点与挑战）

目前，能够利用普朗克常数复现质量单位千克的方法主要有3种，分别为：硅球法/X射线晶体密度法（X-ray Crystal Density，XRCD）、功率天平法（Watt balance / Kibble balance）和能量天平法（joule balance）。其中硅球方案由国际阿伏伽德罗常数合作组织（International Avogadro Cooperation，IAC）提出并进行研究。IAC以德国计量院主导，日本、意大利、澳大利亚等国计量院参与。功率天平方案由英国国家物理实验室NPL的Kibble博士于1975年提出，此后陆续有美国标准技术研究院NIST、瑞士计量院METAS、法国计量院LNE、国际计量局BIPM、加拿大NRC、新西兰MSL、韩国KRISS和土耳其UML等采用功率天平方案开展研究，历时10~40多年不等。能量天平方案是中国计量院于2006年提出的一种新方案，至今已经研制成第二代装置NIM-II。

2017年，国际科技数据委员会（CODATA）以国际上发表的普朗克常数的测量结果为基础进行数据平差，得到了普朗克常数的约定值hcodata2017以及确定质量单位千克的新定义。虽然测量结果各自的不确定度满足了国际计量委员会质量及相关量咨询委员会（CCM）的要求，但是各测量结果之间的一致性并不理想。例如：同一机构的两次测量结果NIST-15和NIST-17之间的测量结果存在至少8.7×10-8的偏差；不同机构的测量结果NRC-17、NIST-17以及IAC-17在测量不确定度范围内也没有达成一致。因此，目前各质量量子化复现方法之间仍存在着未知的系统偏差。根据CCM的工作报告，对于质量单位新定义的复现能力，各个国家 “目前的测量结果并没有表现出足够的一致性”，“目前的测量能力还不足以保证各计量机构可以使用单独的装置来进行连续且一致的质量量传”。因此继续研究千克量子化定义复现方法的基本原理，挖掘复现方法中潜在的系统偏差，是目前国际计量领域的一个重大科学问题，这不仅对于新定义下的质量复现及量传具有重大意义，更会对基础物理研究的发展产生深远影响。

能量天平法是我国自主提出的质量单位千克的量子化定义及复现方法。该方法利用线圈组移动时机械能、重力势能与电磁能的转化与守恒，将质量基准与时间量、电学量、长度量等已量子化的基本单位进行关联，从而实现质量单位kg的量子化。能量天平与功率天平同属于电天平法复现质量单位千克，但能量天平因其全静态测量的原理而独具特色。作为第三种独立复现千克新定义的方法，能量天平的测量结果对功率天平以及硅球的测量结果会起到重要的佐证作用。但从目前能量天平已发表的测量结果来看，2017年4月的相对标准不确定度为2.4×10-7；2019年底的相对标准不确定度降至了5.2×10-8，与功率天平、硅球测量不确定度优于2×10-8的测量结果仍存在差距。因此，为了使复现千克量子化定义的“第三种方法”发挥更大的科学价值，如何进一步降低能量天平的测量不确定度，提高能量天平的测量能力就成为了目前亟待解决的问题。

重要意义：（简要介绍本问题取得突破后，对本领域或相关其他交叉领域科技发展的重大影响和引领作用，以及可能产生的重大科技、经济和社会效益）

千克单位的新定义实施之后，原则上，拥有功率天平、能量天平或者硅球方案的国家，都可以在自己的国家独立复现千克单位，不需要再到国际计量局进行溯源。而不具有此类装置的国家，将不得不到其它拥有复现装置的国家去溯源，技术主权无法独立。能量天平装置的不确定度进一步降低，并经国际比对取得国际互认之后，就可在我国独立复现千克单位。这对保障我国的技术主权，建立完备的质量复现和量传体系都具有重要的意义。