Sub-recoil clock-transition laser cooling enabling shallow optical lattice clocks
激光冷却是在各种环境中对原子系统进行量子控制的关键成分。在二价原子中，两阶段多普勒冷却通常用于将原子带到uK区域。在这里，我们实现了一个脉冲径向冷却方案，使用超箭头1 S 0 - 3 P0的时钟过渡镱实现子反冲温度，下降到几十nK。结合沿一维晶格轴的边带冷却，我们有效地制备了能量为6个晶格反冲的浅晶格原子。在这些条件下，晶格时钟精度和不稳定性的关键限制减少，打开了大门，戏剧性的改善。此外，浅晶格中的隧穿移位不会损害10-19级的时钟精度。
2022-06-18 physics.atom-ph
Optical to microwave clock frequency ratios with a nearly continuous strontium optical lattice clock
光晶格时钟处于频率计量学的前沿。据报道，这些钟的不稳定性和系统不确定性都比最好的微波钟小两个数量级。因此，在不久的将来，基于光学时钟的SI秒的重新定义似乎是可能的。但是，光晶格钟的运行还没有达到微波钟迄今所达到的可靠性。在本文中，我们报告的锶光晶格时钟的操作，跨越几个星期，与80%以上的闪烁。我们利用这个长的积分时间来证明锶时钟过渡和微波Cs的主要和Rb的次级频率标准之间的频率比的可重复测量。
2016-05-12 physics.atom-ph
Atomic clock with nuclear transition: current status in TU Wien
钍229的原子核呈现出一种独特的同质异能态，能量非常低，寿命很长，目前的估计分别为7.8 eV和秒到小时。因此，这种核跃迁是一种新型频率标准的有希望的候选者，世界各地的几个小组已经开始研究这个系统。我们的目标是建立一个“固态核钟”，即把钍离子注入真空紫外透明的氟化钙晶体中的频率标准。作为第一步，对一个准确的确定的确切的能量和寿命的这种异构体状态，我们进行低分辨率的荧光光谱测量。
2013-04-17 physics.atom-ph
Micromagic clock: microwave clock based on atoms in an engineered optical lattice
我们提出了一类新的原子微波钟的基础上的超精细跃迁的铝或镓原子的基态被困在光晶格。对于这些元素存在魔术波长，在该波长处，超精细二重态的两个能级被晶格激光场以相同的速率移动，从而抵消了其对时钟跃迁的影响。我们的各种系统效应的分析表明，虽然提供了一个改进的控制系统误差，建议的微波时钟的准确性是有竞争力的国家的最先进的主频率标准。
2008-08-20 physics.atom-ph
The $^{229}$Th isomer: prospects for a nuclear optical clock
发展核光学钟的提议引发了大量的实验和理论研究。特别是一个前所未有的系统频率不确定性约$10^{-19}$的预测，使核时钟的许多应用，甚至可能重新定义的第二个有趣的工具。相应研究的焦点是$^{229}$ Th核的核跃迁，其具有唯一的低核激发能，仅为$8.12\pm0.11$ eV（$152.7\pm2.1$ nm）。这种能量足够低，可以进行核激光光谱学，这是核时钟的内在要求。最近，在核频率标准的发展方面取得了一些重大进展，到今天，毫无疑问，核时钟将成为现实，甚至很可能不会在太远的将来。在这里，我们提出了一个全面的核钟的发展现状的目标，提供一个相当完整的列表，与主题相关的文献，这可以作为未来的研究参考。
2020-11-07 nucl-ex physics.atom-ph
Spin squeezing in a Rydberg lattice clock
原子的压缩多体态是高精度频率测量的重要资源，可以极大地提高原子晶格钟的性能。在这里，我们从理论上证明了一种可行的方法，自旋压缩晶格时钟通过光学敷料的一个时钟状态的高度激发的里德伯态，产生可切换的原子相互作用。对于现实的实验参数，这表明在几微秒的相互作用时间内产生超过10 dB的压缩，而不影响随后的时钟询问。
2013-06-27 physics.atom-ph
Shift of nuclear clock transition frequency in $^{229}$Th ions due to hyperfine interaction
本研究计算$^{229}$Th及其各价离子的超精细结构，分析一阶、二阶超精细相互作用对核钟频率的偏移特性，明确其与库仑相互作用偏移及核钟预期精度的数量级对比。
2023-10-28 physics.atom-ph
Trap-induced ac Zeeman shift of the thorium-229 nuclear clock frequency
我们研究了寄生射频磁场对基于$^{229}$ Th $^{3+}$ [C. J. Campbell等人，物理修订信函108，120802（2012）]。射频磁场引起交流塞曼移位到时钟频率。正如我们所证明的，这种偏移可能成为时钟的主要系统频率偏移，超过其他系统频率偏移和时钟的预计系统不确定性。我们提出了抑制或消除这种转变的实际方法。
2023-03-08 physics.atom-ph quant-ph
Frequency ratio of an $^{115}$In$^+$ ion clock and a $^{87}$Sr optical lattice clock
报道了$^{115}$ In+单离子钟和$^{87}$ Sr光晶格钟的第一频率比测量。氢脉泽作为参考振荡器，通过独立的光梳测量该比值。在超过90 000秒的测量时间内，频率比$f_{\rm{In^+}}/f_{\rm{Sr}}$被确定为2.952 748 749 874 863 4（21），相对不确定度为$7.0 \times 10^{-16}$。该测量在光学时钟的频率比网络中创建了一个新的连接。
2020-10-30 physics.atom-ph
Temperature sensitivity of a Thorium-229 solid-state nuclear clock
该研究测量了钍-229固态核钟在150 K、229 K和293 K下的跃迁频移，发现特定谱线温度系数约0.4 kHz/K，为未来高精度固态光学钟提供了候选方案。
2025-01-22 physics.atom-ph
Collisional losses, decoherence, and frequency shifts in optical lattice clocks with bosons
我们对玻色~（88）Sr一维光晶格钟中的碰撞损耗、退相干和碰撞位移进行了定量研究。晶格时钟参考在698 nm处的高度禁戒跃迁1 S 0 - 3 P0，其由于在均匀磁场中的状态混合而变得弱允许。我们能够量化三个退相干系数，这是由于退相碰撞，非弹性碰撞原子之间的上，下时钟状态，和原子在上时钟状态。基于测得的系数，我们确定的操作参数，在该操作参数下，1D晶格时钟与88 Sr显示没有退化，由于碰撞的相对精度水平为10-16。
2009-05-07 physics.atom-ph
Dual-Mode Operation of an Optical Lattice Clock Using Strontium and Ytterbium Atoms
我们已经开发了一种光晶格时钟，它可以工作在两种模式：锶（Sr）时钟模式和镱（Yb）时钟模式。Sr-Yb光晶格时钟的双模操作是通过在时钟的真空室内交替冷却和捕获$^{87}$ Sr和$^{171}$ Yb原子来实现的。Sr和Yb原子的光晶格分别以水平和垂直配置排列，导致被捕获的Sr和Yb原子之间的小距离为100 $μ$ m。依次询问俘获原子中的$^{1}$ S $_{0}$ - $^{3}$ P $_{0}$时钟跃迁，并将时钟激光器稳定到跃迁。我们利用Sr-Yb光晶格时钟的双模工作原理，实现了Sr和Yb时钟跃迁频率比的测量。由于Sr和Yb原子共享相同的黑体辐射，双模操作可以降低频率比测量中黑体辐射漂移的不确定性。
2018-06-06 physics.atom-ph
Compensation of the multipolar polarizability shift in optical lattice clocks
针对中性原子光学晶格钟中高阶极化率导致的运动相关非线性频移，提出用辅助光学晶格补偿E2-M1差分极化率，使Sr和Hg钟频率不确定度可达10^-19以下，且易于在现有装置实现。
2024-02-04 physics.atom-ph
Minimizing the Dick Effect in an Optical Lattice Clock
讨论了光晶格钟中Dick效应的最小化问题。我们表明，优化的时钟操作的时间序列可以导致显着减少的时钟稳定性退化的频率噪声的询问激光。通过使用原子的非破坏性检测，我们能够在循环之间回收大部分原子，从而大大减少每个循环中捕获原子所花费的时间。在优化参数的情况下，我们期望晶格时钟的分数Allan偏差优于2 E-16 $τ^{-1/2}$。
2009-09-05 physics.atom-ph
Hyperpolarizability effects in a Sr optical lattice clock
我们报道了在$^{87}$ Sr光晶格时钟中由于俘获场引起的高阶频移的观测结果。我们表明，在神奇的波长的晶格，其中一阶项取消，高阶移位将不会构成限制的分数精度的时钟在$10^{-18}$的水平。这一结果是通过在高达$400 $ kW/cm $^2$的非常高的捕获强度下操作时钟以及通过对魔波长附近的两个双光子跃迁的影响的具体研究来实现的。
2005-12-21 physics.atom-ph
Lattice Induced Frequency Shifts in Sr Optical Lattice Clocks at the $10^{-17}$ Level
我们提出了一个全面的研究与晶格势的Sr晶格钟的频率偏移。通过比较两个这样的时钟的频率稳定性达到$5\times 10^{-17}$后一个小时的积分时间，并改变晶格深度高达$U_0=900 \, E_r$与$E_r$是反冲能量，我们评估晶格相关的位移与前所未有的准确性。我们把第一个实验上限最近预测的频率偏移由于磁偶极子（M1）和电四极（E2）的相互作用。该上限明显小于理论上限。我们也给出了一个新的上限的超极化率的效果与改善超过一个数量级。最后，我们报告的矢量和张量位移的晶格钟的第一次观察。结合这些测量，我们表明，所有已知的晶格相关的扰动不会影响时钟精度下降到$10^{-17}$水平，即使是非常深的晶格，高达$U_0=150\,E_r$。
2011-02-09 physics.atom-ph
Operational Magic Intensity for Sr Optical Lattice Clocks
实验研究了Sr光晶格钟中电四极（$E2$）和磁偶极（$M1$）极化率以及超极化率引起的晶格光位移。精确控制一维晶格中原子的轴向和径向运动可以观察到$E2$ - $M1$的极化率差异。测量的极化率确定操作晶格深度为$72(2) E_R$，其中在约30%的晶格强度变化上，总光位移抵消到$10^{-19}$水平。该操作陷阱深度及其允许的强度范围方便地与Sr光晶格时钟的实验可行的操作条件相一致。
2018-12-31 physics.atom-ph
Coherence of Spin-Polarized Fermions Interacting with a Clock Laser in a Stark-Shift-Free Optical Lattice
研究了自旋极化的^{87}Sr原子在无光移的一维光晶格中与时钟激光相互作用时^1S_0-^3P_0跃迁的相干性。崩溃和复苏出现了超过50个拉比周期，归因于离散振动态的晶格势的热分布。时钟态的布居振荡持续时间超过1 s，表现出对退相干的高度免疫性。这种长时间的原子相干性表明了在光钟激发中泡利阻塞碰撞的可行性。
2009-01-12 physics.atom-ph
Multipolar polarizabilities and hyperpolarizabilities in the Sr optical lattice clock
我们解决了由多极$M1$和$E2$原子-场相互作用以及由超极化率决定的晶格强度非线性项引起的Sr钟晶格斯塔克位移问题。我们已经开发了一种方法来计算超极化率的原子和离子的非齐次方程的解决方案的基础上，允许有效地和准确地进行完整的总结中间状态。我们将我们的方法应用于Sr中时钟态的超极化率的计算，并精确计算了这些态在魔频处的多极极化率。了解光晶格时钟的斯塔克位移对进一步提高时钟精度至关重要。
2017-11-10 physics.atom-ph
Strategies for reducing the light shift in atomic clocks
光晶格钟的最新进展要求在$10^{-18}$水平上控制系统的不确定性达到前所未有的精度。调谐的非线性光位移显示，以减少晶格诱导的时钟漂移的大范围的晶格强度。基于理论多极，非线性，非谐波和高阶光位移，我们数值模拟了可能的策略，锶，镱，汞时钟，以实现低于$1\times 10^{-18}$晶格诱导的系统不确定性。
2015-05-13 physics.atom-ph
Improved frequency measurement of a one-dimensional optical lattice clock with a spin-polarized fermionic $^{87}$Sr isotope
我们设计了一个自旋极化费米子同位素的一维光晶格钟，用来实现中性原子系综的无碰撞位移原子钟。为了减少系统的不确定性，我们开发了塞曼位移和矢量光移抵消技术。通过引入H脉泽和全球定位系统（GPS）载波相位链路，确定$^{87}$ Sr光晶格时钟的$^1S_0(F=9/2) - {}^3P_0(F=9/2)$时钟跳变的绝对频率为429，228，004，229，875（4）Hz，其中不确定性主要由频率链路的不确定性限制。结果表明，锶晶格钟将在光频标重新定义“秒”的范围内发挥重要作用。
2006-08-22 physics.atom-ph
Frequency Ratio of ${}^{199}$Hg and ${}^{87}$Sr Optical Lattice Clocks beyond the SI Limit
我们报告的频率比测量的${}^{199}$汞为基础的光晶格时钟参考${}^{87}$锶为基础的时钟。晶格光位移的评估，包括原子运动相关的位移，使我们能够实现一个总的系统的不确定性$7.2 \times 10^{-17}$的汞时钟。频率比被测量为具有分数不确定性$8.4 \times 10^{-17}$的$ν_{\rm Hg}/ν_{\rm Sr}=2.629\, 314\, 209\, 898\, 909\, 60(22)$，其小于SI秒的实现的不确定性，即，SI极限
2015-03-27 physics.atom-ph
Optical-lattice based Cs active clock with continual superradiant lasing signal
我们展示了最先进的主动时钟技术，以提供一个连续的超辐射激光信号，使用的光晶格中的囚禁Cs原子系综。拟议的神奇波长|7S1/2; F = 4，MF = 0> -|6P ~（3/2）; F = 3，MF = 0> Cs原子在1181 nm处发生时钟跃迁，构成光晶格。还发现了从原子的基态抽运和再抽运原子的相关光路。通过对几种原子性质的严格计算，预测了原子钟的分数不确定度约为10-15级。有源时钟的坏腔工作模式有望通过抑制固有热涨落来显著提高其短期稳定性。因此，通过将上述主动式时钟与另一高精度被动式光学时钟相结合，可以构建具有更好的短期和长期稳定性的复合时钟系统。
2020-08-26 physics.atom-ph
Cancellation of Collisional Frequency Shifts in Optical Lattice Clocks with Rabi Spectroscopy
我们分析了s波和p波碰撞引起的频移，并提出了一种过$π$脉冲方案来消除拉比脉冲询问的光晶格时钟的频移。的碰撞频率偏移解析解的脉冲面积和拉比频率的不均匀性的函数。实验测量的Yb光晶格钟中的碰撞频移与解析计算符合得很好。基于我们的分析，与低于0.1的小的不均匀性组合的过$π$脉冲通过消除碰撞频移而允许Sr和Yb光晶格时钟中的$10^{-18}$的水平上的分数不确定性。
2015-02-12 physics.atom-ph
Photoexcitation of the $^{229}$Th nuclear clock transition using twisted light
本文理论研究了利用携带轨道角动量的涡旋光束激发$^{229}$Th核的8 eV跃迁，针对囚禁离子和CaF$_2$晶体掺杂两种实验构型给出数值结果，并比较了涡旋光与平面波的激发特性，评估了其用于核钟的可行性。
2024-04-19 nucl-th physics.atom-ph
Spin-1/2 Optical Lattice Clock
实验研究了基于光晶格中$^{171}$ Yb（$I=1/2$）原子的光钟。我们评估了时钟跃迁的所有已知频率漂移，包括密度相关的碰撞漂移，其分数不确定性为$3.4 \times 10^{-16}$，主要受到黑体辐射斯塔克漂移的不确定性的限制。我们测量了相对于NIST-F1 Cs喷泉时钟的绝对时钟跃迁频率，发现频率为518 295 836 590 865.2（0.7）Hz。
2009-07-25 physics.atom-ph
Multipolar theory of black-body radiation shift of atomic energy levels and its implications for optical lattice clocks
计算了Mg、Ca、Sr和Yb原子（nsnp ^3P_0）-（ns^2 ^1S_0）时钟跃迁的黑体辐射（BBR）位移。多极BBR移位理论的发展和它的影响进行了讨论。在室温下，BBR移位中的所得不确定性相对较大且实质上影响基于光学晶格的时钟的预计10^{-18}分数精度。
2006-02-13 physics.atom-ph
An accurate optical lattice clock with 87Sr atoms
本文报道了光晶格钟中~（87）Sr原子1 S_0 - 3 P_0跃迁的频率测量。频率被确定为429 228 004 229 879（5）Hz，其分数不确定度与具有处于自由降落的中性原子的最先进的光学时钟相当。发现该转变的两个先前测量不一致约2x 10 ^{-13}，即几乎是组合误差条的四倍，从而对光晶格时钟在高精度水平下执行的潜力产生怀疑。与这两个值中的一个完全一致，我们的测量基本上消除了这种怀疑。
2006-05-23 physics.atom-ph
A simplified optical lattice clock
现有的光晶格时钟表现出高水平的性能，但它们仍然是复杂的实验装置。为了满足更广泛的应用，包括那些需要便携式设备的应用，有必要简化激光系统并减少支持硬件的数量。在这里，我们展示了两个重要的步骤，实现这一目标：演示时钟信号从锶晶格时钟完全基于半导体激光器技术的基础上，和一种方法，用于寻找时钟转换（基于原子波长的重合），消除了广泛的频率计量硬件的需要。此外，信号中出乎意料的高对比度揭示了Sr-88原子中密度相关碰撞的证据。
2008-12-22 physics.atom-ph
Magnetic field-induced spectroscopy of forbidden optical transitions with application to lattice-based optical atomic clocks
我们开发了一种光谱学方法，使用弱静态磁场，使禁止的电偶极跃迁，否则令人望而却步的弱直接光激发。该方案的权力证明了使用的重要应用的光学原子钟的基础上限制在一个光晶格的中性原子。这种方法的简单实验实现--与DC磁场结合的单个时钟激光器--放松了当前基于晶格的时钟中的严格要求（例如，磁场屏蔽和光偏振），因此可以加速实现这些时钟所预测的非凡性能水平。我们估计，对于计量学上优选的偶同位素，使用Yb等碱土类原子的时钟可以实现远低于10^-17的分数频率不确定度。
2005-10-06 physics.atom-ph
A transportable strontium optical lattice clock
我们报道了一种可移动的光钟，它是基于激光冷却的囚禁在光晶格中的锶原子。实验装置由一个紧凑的超冷锶原子源组成，包括一个紧凑的冷却激光器装置和一个可移动的超稳定激光器，用于询问光学时钟跃迁。整个设置（不包括电子设备）适合在小于2 m $^3$的体积内。这两个系统的高度操作可靠性允许以10 Hz分辨率执行时钟转换的频谱。我们估计了$7\times10^{-15}$的时钟的不确定性。
2014-09-17 physics.atom-ph
Observation and cancellation of the dc Stark shift in strontium optical lattice clocks
我们报告的观察直流斯塔克频移的$10^{-13}$水平比较两个锶光晶格时钟。这种频移是由于在真空下靠近原子样品的电介质表面上捕获的电荷的存在而引起的。我们表明，这些电荷可以通过照射在电介质表面上的紫外光消除，并通过施加外部电场表征在$10^{-18}$水平上的时钟跃迁上的残余直流斯塔克频移。研究表明，直流斯塔克位移在晶格钟的精度预算中起着重要的作用，应予以适当的考虑。
2011-08-22 physics.atom-ph
Lattice-induced photon scattering in an optical lattice clock
我们研究了锶光晶格钟中晶格激光辐射的散射及其对操作时钟的影响，询问时间可达几十秒。瑞利散射在魔波长附近不会引起原子叠加态的显著退相干。在拉曼散射过程中，激发态$(5s5p)\,{}^{3}\mathrm{P}_{0}$经由状态$(5s5p)\,{}^{3}\mathrm{P}_{1}$到基态$(5s^2)\,{}^{1}\mathrm{S}_{0}$的晶格诱导衰减是特别相关的，因为它降低了激发态的有效寿命并且在光谱学中引起量子投影噪声。我们在实验中观察到了这个过程，并发现了有效晶格深度的每光子反冲能$E_\mathrm{r}$的$556(15)\times 10^{-6}\,\mathrm{s}^{-1}$衰减率，这与我们从原子数据中预测的速率吻合得很好。我们还从我们的观察中导出了激发态${}^{3}\mathrm{P}_{0}$的自然寿命$τ= 330(140)\,\mathrm{s}$。因此，晶格诱导的衰变超过了目前时钟使用的典型晶格深度的自发衰变。它最终限制了限于高强度晶格的时钟中的询问时间，但可以在很大程度上避免，例如，通过用浅晶格势操作它们。
2018-07-19 physics.atom-ph
Trapping of Neutral Mercury Atoms and Prospects for Optical Lattice Clocks
本文报道了汞同位素在${}^1S_0-{}^3P_1$复合跃迁上的汽室磁光俘获。六个丰富的同位素，包括四个玻色子和两个费米子，被捕获。汞是迄今为止捕获的最重的非放射性原子，这使得在标准模型之外进行"新物理“的灵敏原子搜索成为可能。我们提出了一个精确的光晶格时钟的基础上汞和评估其系统的精度优于$10^{-18}$。高精度、高稳定度的汞原子钟将为光晶格钟和精细结构常数随时间变化的研究提供新的途径。
2007-11-29 physics.atom-ph
Precise determination of the isotope shift of ${}^{88}$Sr - ${}^{87}$Sr optical lattice clock by sharing perturbations
我们报告的同位素之间的位移${}^{88}$ Sr和${}^{87}$ Sr的${}^1S_0 - {}^3P_0$时钟转换。具有两个同位素的光晶格时钟的交错操作允许消除常见的扰动，诸如二次塞曼移位、时钟-光移位和黑体辐射移位。同位素位移被确定为62 188 134.004（10）Hz，其中主要的不确定性是由每个同位素不同的碰撞位移引入的。我们的结果使我们能够确定的频率的$^{88}$ Sr- $^{87}$ Sr光晶格时钟的分数不确定度为$2\times 10^{-17}$。该方案普遍适用于测量同位素位移，大大降低了不确定度。
2017-06-09 physics.atom-ph
Improved Frequency Ratio Measurement with 87Sr and 171Yb Optical Lattice Clocks at NMIJ
我们报告了改进的频率比测量与$^{87}$ Sr和$^{171}$ Yb光晶格钟在日本国家计量研究所（NMIJ）。的$^{87}$锶光晶格时钟增强了几个主要的修改，并重新评估与减少不确定性的$1.1\times10^{-16}$。我们采用了一个不确定度为$4\times10^{-16}$的$^{171}$ Yb光晶格钟，该钟是为国际原子时（TAI）而开发的。测量结果为$ν_{\mathrm{Yb}}/ν_{\mathrm{Sr}}$ = 1.207 507 039 343 338 58（49）$_{\mathrm{sys}}$（6）$_{\mathrm{stat}}$，分数不确定度为$4.1\times10^{-16}$，比我们以前的测量结果小3.4倍。
2020-10-20 physics.atom-ph
Toward a quantum-enhanced strontium optical lattice clock at INRIM
INRIM的新锶原子钟旨在通过加入最先进的光晶格时钟和腔QED装置提供的量子化电磁场来建立量子测量的新前沿。我们实验的目标是将先进的量子技术应用于最先进的光晶格时钟，在保持长相干时间和最高精度的同时展示增强的灵敏度。本文介绍了目前的实验现状和所设计的腔QED装置的灵敏度增益。
2020-06-18 physics.atom-ph
Frequency ratios of Sr, Yb and Hg based optical lattice clocks and their applications
本文介绍了中性锶（$^{87}$ Sr）、镱（$^{171}$ Yb）和汞（$^{199}$ Hg）原子光晶格钟的最新进展。特别是，我们目前的时钟之间的频率比较本地通过一个光学频率梳和两个Sr时钟之间在远程站点使用相位稳定的光纤链路。我们首先回顾低温锶光晶格时钟，减少了两个数量级的室温黑体辐射移位，并作为参考，在下面的时钟比较。Sr和Yb原子相似的物理性质，如跃迁波长和蒸汽压，使我们能够开发出两种物质的兼容时钟。通过参考Sr时钟来评估低温Yb时钟。我们还报道了一个汞钟，这表明一个数量级的黑体辐射的灵敏度低，而其大的核电荷使时钟的精细结构常数的变化敏感。通过光学频率梳连接所有三种类型的时钟，确定时钟频率的比率，其不确定性小于通过绝对频率测量可能的不确定性。最后，我们描述了两个锶为基础的远程时钟超过15公里的距离RIKEN和东京大学之间的同步频率比较，相对论大地测量的一步。
2015-05-13 physics.atom-ph
Magic Wavelength for Atomic Motion Insensitive Optical Lattice Clocks
在光驻波中，多极原子-场相互作用的空间分布的差异可以改变魔波长的定义，以最小化光晶格时钟的不确定性。我们表明，魔波长可以确定，以消除空间失配的电偶极子，磁偶极子，和电四极相互作用的特定组合的驻波。讨论了蓝幻波长晶格的实验前景。
2009-08-20 physics.atom-ph
Magic intensity trapping of the Mg lattice clock with light shift suppressed below $10^{-19}$
总不确定度为$10^{-18}$或更低的原子光学钟的进展需要精确估计由于原子-场相互作用引起的多极和高阶效应。镁是一种对黑体辐射不敏感且具有大品质因数的光晶格时钟材料。采用Dirac-Fock加芯极化和相对论组态相互作用相结合的方法计算了Mg原子钟的动态多极极化率和超极化率.研究了激光失谐量和陷阱深度对晶格光位移的影响。发现$5.33(2)E_R$（$E_R$是晶格光子反冲能）存在一个独特的操作魔格强度，它使总光移降低到$1\times 10^{-19}$以下超过陷阱深度变化的14%，这将为开发新的Mg晶格钟时频标准铺平道路.
2020-04-09 physics.atom-ph
Spectroscopy of the $^1S_0-{}^3P_0$ Clock Transition of $^{87}$Sr in an Optical Lattice
我们报道了一维光晶格中${}^{87}{\rm Sr}$原子（自然线宽为1 mHz）的$5s^2 {}^1S_0 (F=9/2) \to 5s5p {}^3P_0 (F=9/2)$时钟跃迁的光谱学。观察到线宽为0.7 kHz的无反冲跃迁以及晶格势的振动结构。通过研究载流子线宽的波长依赖性，我们确定了魔波长，在那里的时钟跃迁中的光移消失，是$813.5\pm0.9$ nm。
2003-09-09 physics.atom-ph
Demonstration of the nearly continuous operation of an $^{171}$Yb optical lattice clock for half a year
光晶格钟在频率稳定性和精度方面优于铯微波钟，有望成为重新定义国际单位制秒的候选钟。然而，光晶格钟的鲁棒性还没有达到与Cs喷泉钟相当的水平，Cs喷泉钟通过几乎连续的操作贡献于国际原子时（TAI）。在本文中，我们报告的长期运行的$^{171}$ Yb光晶格时钟的覆盖率为80.3%的半年，其中的正常运行时间为93.9%的前24天和92.6%的最后35天。这使得光晶格时钟与TAI在几个月内几乎无死区时间的频率比较成为可能，这提供了到SI秒的链接，具有低$10^{-16}$的不确定性。通过使用该链路，测量$^{171}$ Yb的$^{1}$ S $_{0}-^{3}$ P $_{0}$时钟跳变的绝对频率为518 295 836 590 863.54（26）Hz，分数不确定度为$5.0\times10^{-16}$。该值与$^{171}$ Yb作为秒的辅助表示的推荐频率一致。
2020-11-15 physics.atom-ph
Optical Lattice Induced Light Shifts in an Yb Atomic Clock
实验研究了中性镱原子1 S 0 - 3 P0光钟跃迁（vclock ~518 THz）的晶格诱导光频移。174 Yb同位素的“magic”频率v_magic被确定为394 799 475（35）MHz，这导致518 THz时钟跃迁上的一阶光移不确定性为0.38 Hz。研究了在759.708 nm、754.23 nm和764.95 nm附近的6s6p3P_0 - 6s8p3P_0、6s8p3P_2和6s5f3F_2双光子共振引起的超极化率位移。通过在双光子共振上调谐晶格频率并测量相应的时钟跃迁位移，对于线偏振的50 μ K深的晶格，在魔波长处的超极化率位移估计为170（33）mHz。此外，我们还证实了圆极化晶格消除了J=0 - J=0双光子共振。这些结果表明，Yb晶格时钟中的微分极化率和超极化率频移不确定度可以保持在远低于10^-17的水平。
2008-02-01 physics.atom-ph
A low maintenance Sr optical lattice clock
我们描述的Sr光晶格时钟装置在NPL，特别强调的技术，用于提高可靠性和最大限度地减少在其操作中的人力需求。其核心是一个时钟参考传输腔方案，用于稳定冷却和捕获激光器。我们强调了几项措施，以增加时钟的可靠性，以期实现一个光学时标。在最近的一次测量活动中，该时钟在25天的时间内提供了502小时的数据（84%的时间间隔），其中几个不间断的时间段超过48小时。在时钟的交错自比较中进行$10^5$ s平均之后，达到$2\times10^{-17}$的不稳定性。
2016-02-18 physics.atom-ph
Accuracy Evaluation of an Optical Lattice Clock with Bosonic Atoms
首次对基于碱土玻色子（88 Sr）1 S 0 - 3 P 0跃迁的光晶格钟进行了精度评估。该转换已使用静态耦合磁场实现。时钟频率被确定为429 228 066 418 009（32）Hz。87 Sr和88 Sr之间的同位素位移为62 188 135 Hz，分数不确定度为5.10^{-7}。我们讨论了使用该方案达到10^{-17}或更小的时钟精度所需的条件。
2007-03-14 physics.atom-ph
An Optical Lattice Clock with Spin-polarized 87Sr Atoms
我们提出了一个新的评价87锶光晶格时钟使用自旋极化原子。发现1 S 0 - 3 P0时钟跳变的频率为429 228 004 229 873.6 Hz，小数精度为2.6 × 10^{-15}，该值与全世界各种基本标准之间的频率差相当。这一测量结果与以前的类似精度的测量结果非常一致。
2007-09-29 physics.atom-ph
Direct excitation of the forbidden clock transition in neutral 174Yb atoms confined to an optical lattice
本文报道了在一维光晶格中，偶174 Yb同位素的（6s^2）^1S_0 -（6s 6p）^3P_0钟跃迁的直接单激光激发。使用小的（~1.2 mT）静态磁场在578.42 nm处诱导时钟态之间的非零电偶极跃迁概率。观察到了20 Hz的窄共振线宽（FHWM）和高对比度，证明了中性原子共振品质因数为2.6 × 10 ^13的记录。先前未知的交流斯塔克位移消除（魔术）波长被确定为759.35+/-0.02 nm。这种使用计量学上优越的偶同位素的方法可以很容易地在当前的Yb和Sr晶格时钟中实现，并且可以在其他碱土类原子如Mg和Ca中创造新的时钟可能性。
2006-03-02 physics.atom-ph
Cryogenic optical lattice clocks with a relative frequency difference of $1\times 10^{-18}$
时间和频率是最精确的测量量，为科学和现代技术提供了基础。精确度依赖于SI（国际系统）秒，指的是在$10^{-16}$具有分数不确定度的Cs微波时钟。光学钟的最新革命性进展旨在实现$1\times 10^{-18}$不确定性，然而，这受到长平均时间或系统不确定性的阻碍。在这里，我们展示了光晶格时钟与$^{87}$ Sr原子在低温环境中询问，以解决黑体辐射引起的频移，这仍然是时钟的不确定性的主要来源，并启动了有力的理论和实验研究。$N \sim 1,000$原子的量子极限稳定性允许在两个小时的时钟操作中调查$2\times 10^{-18}$的不确定性。在一个月内进行了11次测量后，两个低温时钟在$(-1.1\pm 1.6)\times 10^{-18}$范围内一致。除了对基础科学的贡献和SI秒的重新定义之外，这种精确时钟的快速比较还为相对论大地测量提供了一种手段。
2014-05-16 physics.atom-ph
Atomic Coherence of 2 minutes and Instability of 1.5E-18 at 1 s in a Wannier-Stark Lattice Clock
本文在 87Sr 光晶格钟中系统研究了原子相干性限制因素，通过降低密度实现 118 秒相干时间，并据此展示了 1 秒处 1.5E-18 的钟不稳定度，为基础物理应用推进了光晶格钟性能。
2025-05-09 physics.atom-ph
Modeling motional energy spectra and lattice light shifts in optical lattice clocks
我们开发了一个模型来描述运动（即，外部自由度）能谱，考虑到相对于晶格轴的轴向和径向限制。我们的模型尊重轴向和径向自由度之间的耦合，以及其他固有的非谐性的限制潜力。我们进一步演示了我们的模型如何用于表征光晶格时钟中的晶格光位移，包括由于与晶格场的更高多极（磁偶极和电四极）和更高阶（超极化率）耦合而引起的位移。我们比较我们的模型与其他晶格光移模型在类似条件下的结果在文献中。
2020-04-13 physics.atom-ph
A solid-state nuclear clock based on VUV absorption spectroscopy of $^{229}$Th
Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院）
本文演示了基于$^{229}$Th:CaF$_2$晶体VUV吸收的固态核时钟持续运行，分辨四极分量并实现30小时稳定反馈，频率不稳定性达$10^{-13}$量级。
2026-10-08 physics.atom-ph
Magic radio-frequency dressing of nuclear spins in high-accuracy optical clocks
利用非共振射频场修饰核自旋，设计了一个塞曼不敏感的原子跃迁光钟。对于像$^{87}$ Sr、$^{171}$ Yb和$^{199}$ Hg这样的费米子物质，射频驱动幅度和频率之间的特定比率导致“神奇”磁值，其中塞曼时钟偏移的净消除和一阶磁变化的完全减少在低于$10^{-18}$水平的相对不确定度内产生。描述半经典射频修饰自旋的Autler-Townes连分数进行了数值计算，并与包括高阶磁场修正的修饰能量的解析量子描述进行了比较。
2012-11-21 physics.atom-ph quant-ph
Direct comparison of optical lattice clocks with an intercontinental baseline of 9 000 km
我们已经证明了两个$^{87}{\rm Sr}$晶格时钟在洲际分离的实验室实时操作之间的直接频率比较。采用基于载波相位的双向卫星时频传递技术，在日本和德国之间进行了9000 km基线的直接比对。实现了83 640 s的时钟比较，导致分数差异为$(1.1\pm1.6) \times 10^{-15}$，其中统计部分是对不确定性的最大贡献。这一测量直接证实了两个光学钟在洲际尺度上的一致性。
2014-07-12 physics.atom-ph
Nuclear spin quenching of the $^2S_{1/2}\rightarrow {^2}F_{7/2} $ electric octupole transition in $^{173}$Yb$^+$
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；National Institute of Metrology (Thailand)（泰国国家计量院）
研究报道了在$^{173}$Yb$^+$中通过相干激发高禁阻的$^2S_{1/2}\rightarrow {^2}F_{7/2}$钟跃迁，并揭示了超精细态依赖性和核自旋诱导的跃迁淬灭。
2026-04-09 physics.atom-ph
