Two-step pulse observation to improve resonance contrast for coherent population trapping atomic clock
为了提高相干布居俘获（CPT）原子钟的频率稳定度，采用两步脉冲观测方法研究了共振衬度。所提出的方法是一个两步喇曼-拉姆齐方案，在共振观察期间的低强度和观察后的高强度。这种方法减少了光强度的频率变化并保持了高的信噪比。通过对以$^{133}$ Cs D1线为模型的$Λ$型三能级系统的密度矩阵分析来计算共振特性，并且还使用垂直腔表面发射激光器和Cs蒸气室来测量该特性。
2017-01-20 physics.atom-ph
Limitations of long term stability in a coherent population trapping Cs clock
蒸气室原子钟对于大约一百秒和几千秒之间的平均时间表现出降低的频率稳定性。本文研究了基于相干布居俘获（CPT）的缓冲气室Cs钟的主要参数对钟的中长期不稳定性的影响。CPT信号被观察到的Cs D1线传输，使用双$Λ$计划和拉姆齐询问技术。的时钟频率的磁场，细胞温度和激光强度的影响报告。我们特别表明，激光强度的变化是温度依赖性。与激光强度比和激光偏振特性一样，这是最重要的参数之一。
2014-06-24 physics.atom-ph
Two-step pulse observation for Raman-Ramsey coherent population trapping atomic clocks
提出了一种提高相干布居囚禁（CPT）原子钟频率稳定度的两步脉冲观测方法。所提出的方法是一个Raman-Ramsey计划与低光强度的共振观察，并提供了一个Ramsey-CPT共振与降低的频率灵敏度的光强度和高信噪比，通过减少到一个稳定的黑暗状态的再泵浦。共振特性是基于以$^{133}$ Cs-D $_1$线为模型的$Λ$型三能级系统的密度矩阵分析来计算的，并且还使用垂直腔表面发射激光器和Cs蒸气室来测量该特性。
2014-11-27 physics.atom-ph
Coherent Three-Photon Excitation of the Strontium Clock Transition
本研究利用玻色-爱因斯坦凝聚体实现了锶钟跃迁的相干三光子激发与类STIRAP转移，克服了奇数能级限制，并测量了原子损耗系数，为连续原子激光和量子模拟奠定基础。
2024-11-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
High-performance coherent population trapping atomic clock with direct-modulation distributed Bragg reflector laser
相干布居数俘获（CPT）原子钟由于其体积小、性能高，在下一代星载应用中具有广阔的应用前景。本文提出并实现了一种基于大调制带宽、窄线宽分布布拉格反射镜激光器直接调制的CPT原子钟，取代了高性能CPT钟中常用的外部体调制器。我们的方法保留了高性能，同时显着减少的大小。利用这种高度紧凑的双色光源和最简单的CPT结构，用圆偏振双色激光询问^{87}Rb原子系统，观察到了窄线宽、高对比度的CPT时钟跃迁信号。然后，我们将本地振荡器频率锁定到CPT误差信号，并证明短期频率稳定性为3.6 \times 10^{-13} τ^{-1/2}（4 s \le τ \le 200 s）。我们将其归因于超低的激光频率和强度噪声以及高品质因数的CPT信号。该研究为基于该方案的紧凑型高性能CPT时钟的研制奠定了基础。
2021-03-01 physics.atom-ph
High-performance coherent population trapping clock with polarization modulation
我们展示了一个基于连续波（CW）询问和双调制相干布居捕获（DM-CPT）技术的蒸气室原子钟原型。DM-CPT技术使用双色激光束的偏振和相对相位的同步调制，以便增加被捕获在暗状态（即非吸收状态）中的原子的数量。在铯蒸气室透射中观察到的窄共振被用作原子钟中的窄频率振荡器。CPT谐振与众多参数的详细表征报告。测量了$3.2 \times 10^{-13} τ^{-1/2}$在100 s平均时间内的短期频率稳定度。这些性能比工业铷钟好一个数量级以上，可与最好的实验室原型蒸汽室钟相媲美。噪声预算分析表明，中短期频率稳定度主要受产生双色激光的微波功率波动的限制。这些初步的结果表明，DM-CPT技术是非常适合的高性能原子钟的发展，由于其线性架构的潜在的紧凑和强大的设置。该时钟未来可应用于工业、电信、仪器仪表或全球导航卫星系统。
2016-10-01 physics.atom-ph
QSNET, a network of clocks for measuring the stability of fundamental constants
QSNET联盟正在建立一个英国下一代原子和分子钟网络，该网络将在测试精细结构常数$α$和电子与质子质量比$μ$的变化方面达到前所未有的灵敏度。这反过来又会对标准模型和暗物质模型之外的广泛的基础理论和唯象理论提供更严格的约束。
2021-10-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Strong Mitigation of the Magnetic-Field-Induced Frequency Shift in Coherent-Population-Trapping Atomic Clocks
本文提出利用类 Pound-Drever-Hall 频率锁定技术抑制 CPT 原子钟中磁场致频移，在铷蒸气池中测得残余灵敏度约 72 μHz/mG，为新一代微型原子钟的长期频率稳定度提升提供了通用方法。
2025-06-06 physics.atom-ph quant-ph
Phase locking a clock oscillator to a coherent atomic ensemble
当在较长的询问间隔上测量原子叠加态的相位演化时，原子干涉仪的灵敏度增加。在实践中，测量过程设定了一个极限，它返回的不是相位，而是它在两个能级上的布居差的投影。因此，关系可以被反转的相位间隔被限制为间隔$[-π/2,π/2]$ ;超过它会在读出中引入模糊性，因此灵敏度损失。在这里，我们扩展的明确的时间间隔探测原子系综的相位演化，使用相干保持测量和相位校正，并演示了时钟振荡器的原子叠加态的锁相。提出了一种基于锁相的改进原子钟在本振噪声下性能的方案，并展望了该方案在惯性传感器等其他原子干涉仪中的应用前景。
2015-05-04 physics.atom-ph
Excited-Band Coherent Delocalization for Improved Optical Lattice Clock Performance
针对¹⁷¹Yb光晶格钟低阱深下基态能带隧穿损失问题，首次在激发晶格能带实现相干离域，从而降低密度、抑制冷碰撞频移与两体损失，并测得³P₀态淬灭速率和自然寿命。
2024-02-12 physics.atom-ph
Dick effect in a pulsed atomic clock using Coherent Population Trapping
当辅助频率源仅被周期性采样时，Dick效应可能是无源原子频率标准可实现的频率稳定度的限制。在这里，我们分析了迪克效应的脉冲蒸汽细胞时钟使用相干布居捕获（CPT）。由于其特定的询问过程没有原子准备也没有检测到拉姆齐脉冲之外，它表现出对振荡器相位噪声的灵敏度函数的原始形状。使用三能级原子模型的数值计算成功地与测量相比，灵敏度函数的近似公式作为一个易于使用的工具。我们的CPT时钟的相位噪声的灵敏度与时钟的占空比相同，使用两个级别的系统进行比较，揭示了更高的灵敏度在CPT的情况下。自由演化时间变化和检测持续时间延长对这种灵敏度的影响进行了研究。最后，本研究允许选择一个合适的石英振荡器，并允许在1 s时将时钟分数频率稳定度提高到3.2 × 10 -13的水平
2014-06-25 physics.atom-ph physics.ins-det
A novel absorption resonance for all-optical atomic clocks
我们报道了一个全光三光子吸收共振（称为“N-共振”）的实验研究，并讨论了其作为基于相干布居捕获（CPT）的原子钟的替代品的潜在应用。我们目前的测量的N-共振对比度，宽度和光位移的D1线的87 Rb与不同的缓冲气体，并找到很好的协议与分析模型，这种新的共振。结果表明，N共振态在原子钟中具有良好的应用前景。
2005-01-18 physics.atom-ph physics.optics
Coherent evolution of superexchange interaction in seconds long optical clock spectroscopy
本研究利用近单位填充的锶三维光晶格，通过光钟激光引入自旋-轨道耦合并调控费米-哈伯德哈密顿量，在秒级时间尺度上直接观测到可调的超交换相干相互作用，为三维光晶格钟探测量子磁性与自旋纠缠奠定基础。
2024-02-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Measuring the stability of fundamental constants with a network of clocks
对标准模型基本常数变化的探测将为我们提供新物理学的令人信服的证据，并可能揭开暗物质和暗能量本质的面纱。在这项工作中，我们将讨论如何使用原子和分子钟网络在广泛的时间尺度上以前所未有的灵敏度寻找这种变化。这正是最近启动的QSNET项目的目标：一个用于测量基本常数稳定性的时钟网络。QSNET将包括最先进的原子钟，但也将开发下一代分子和高电荷离子钟，对基本常数的变化具有更高的灵敏度。我们描述了QSNET的技术和科学目标，并评估其预期性能。我们表明，在QSNET探测的参数范围内，要么我们会发现新的物理，或者我们会施加新的约束，违反基本对称性和一系列的理论超出了标准模型，包括暗物质和暗能量模型。
2022-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Measuring magnetic fields with magnetic field insensitive transitions
磁测量是一种重要的工具，在许多应用中，如基础研究，材料表征和生物成像。原子磁力测量通常利用两个量子态，由于塞曼效应，两个量子态的能量差线性地依赖于磁场。磁场的评价从重复测量的两个塞曼状态之间的叠加的累积动态相位。在这里，我们提出了一种磁强计的方法，采用的时钟状态的能量，不依赖于，一阶，在磁场的大小的叠加。我们的方法利用了时钟态波函数对磁场方向的几何依赖性。我们提出了测量静态和时变磁场的详细方案，并分析了这些方法的灵敏度。我们发现，类似于塞曼为基础的方法，最小的可测量信号的比例与系统的相干时间，这对于时钟过渡通常是显着长于磁敏感过渡成反比。最后，我们在实验上证明了我们的方法对光学捕获的87Rb原子系综。
2019-02-06 physics.atom-ph quant-ph
Measuring absolute frequencies beyond the GPS limit via long-haul optical frequency dissemination
全球定位系统（GPS）频率标准的传播目前无处不在，为全世界大多数工业和研究应用提供最广泛的时间和频率参考。另一方面，全球定位系统的极限目前限制了依赖这种传播方案的高精度、科学和工业应用的进一步发展。在这里，我们证明，这些限制可以可靠地克服，即使在实验室中没有本地原子钟取代GPS与642公里长的光纤链接到远程主铯频率标准。通过这种配置，我们在$^{173}$ Yb的超冷气体中稳定地解决了$^1$ S $_0$-$^3$ P $_0$时钟转换，其精度超过了基于GPS的测量的可能性，从而消除了对本地时钟基础设施的需求，以执行超出GPS限制的高精度任务。我们还报告了文献中报道的过渡频率的准确性提高了两个数量级。
2015-11-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Photonic integration of an optical atomic clock
实验室光学原子钟实现了卓越的精度（现在计数到18位或更多），为探索基础物理和实现新的测量开辟了可能性。然而，它们的尺寸和大体积元件的使用阻止了它们在需要精确定时的应用中被更广泛地采用。通过利用硅芯片光子学的集成和减少组件的大小和复杂性，我们展示了一个紧凑的光学时钟架构。在这里，半导体激光器被稳定到微制造的铷蒸气室中的光学跃迁，并且一对互锁的克尔微谐振器频率梳提供时钟激光的完全相干光分频，以产生具有10^13分之一的分数频率不稳定性的电子22 GHz时钟信号。这些结果展示了如何在未来的便携式和超精密光学时钟中使用硅芯片器件的关键概念。
2018-11-01 physics.atom-ph physics.optics
Mapping out atom-wall interaction with atomic clocks
我们探索了一种基于囚禁在工程光晶格中的原子的原子钟测量原子与壁相互作用的可行性。光晶格垂直于壁。通过监测在晶格的各个阱处的壁诱导的时钟偏移，可以测量原子-壁相互作用对原子-壁分离的依赖性。我们严格评估相关的时钟移位，并表明，该方案可以唯一探测长程原子壁相互作用在所有三个定性不同的制度的相互作用：范德华（图像电荷相互作用），Casimir-Polder（QED真空波动）和Lifshitz（热浴波动）。对Mg、Ca、Sr、Cd、Zn和Hg原子进行了分析，特别强调Sr钟。
2009-05-29 physics.atom-ph
All-optical link for direct comparison of distant optical clocks
我们研制了一个全光链路系统，用于远距离超稳定光钟的比较。采用基于光纤干涉仪的光载波传输系统对光纤传输过程中积累的相位噪声进行补偿。在90 km的链路中实现了$2\times10^{-15}$在1秒和$4\times10^{-18}$在1000秒的传输稳定性。此外，还引入了主动偏振控制系统，以保持透射光处于适当的偏振状态，从而实现了稳定可靠的比较。全光链路系统的不稳定性，包括没有相位噪声补偿的掺铒光纤放大器（EDFA）的不稳定性，在1秒时低于$2\times10^{-15}$，在1000秒时低于$7\times10^{-17}$。该系统可用于直接比较两个遥远的$^{87}$锶晶格时钟通过城市光纤链路的60公里。该技术对于测量光频标的重复性是必不可少的。
2011-08-13 physics.atom-ph physics.optics
Optical Clocks at Sea
针对可搬运高性能光学时钟实用性受限的问题，研发出35升集成式光学时钟，在太平洋海军舰艇上20天连续运行日误差低于300ps，性能媲美主动氢脉泽钟且体积仅为其十分之一，推动海上光学计时技术取得重大进展。
2023-08-23 physics.atom-ph physics.optics
Optical coherence between atomic species at the second scale: improved clock comparisons via differential spectroscopy
高精度光学原子钟\cite{Ludlow2015}的比较对于基础物理学\cite{Safronova2018}、相对论大地测量学\cite{McGrew2018, Grotti2018, Delva2019}和预期的SI秒\cite{Riehle2018}的重新定义的精确测试是必不可少的。这些应用的科学范围受到物种间比较测量的统计精度的限制。单个时钟的不稳定性受到光学本机振荡器（OLO）的有限相干时间的限制，这限制了最大原子询问时间。在这封信中，我们实验证明差分光谱\cite{Hume2016}，一个比较协议，使查询超出OLO相干时间。通过相位相干链接零死区时间（ZDT）的\cite{Schioppo2017} Yb光晶格时钟与铝$^+$单离子时钟通过光学频率梳和执行同步拉姆齐光谱，我们表现出改善比较不稳定性相对于我们以前的结果\cite{network2020frequency}的近一个数量级。据我们所知，这一结果代表了迄今为止最稳定的物种间时钟比较。
2021-11-24 physics.atom-ph physics.optics
Reducing the instability of an optical lattice clock using multiple atomic ensembles
本文通过多原子系综的相位估计方法，在锶光晶格钟中实现不稳定性降低2.08倍，并增强相干询问时间3倍以上。
2023-12-20 physics.atom-ph quant-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
Decoherence of Atomic Ensembles in Optical Lattice Clocks by Gravity
光晶格钟现在可以通过在足够长的时间内积分的引力红移来分辨原子系综内小于1 mm的高度差。稳定性的进一步提高使得时钟能够解析原子系综内的子系统的高度差，该原子系综通常被询问为单个拉姆齐序列中的单个相干自旋态，导致相干自旋态的退相。通过引入用于三维光晶格的单层分辨成像系统，利用稳定性为$\lesssim 10^{-21}$的时钟可以观察到这种效应，并且对于对于三个轴对称分布的原子系综，该效应限制了时钟在$10^{-19}$周围的1s稳定性，这也是退相干的信号。对于处于纠缠态的原子，这可能是引力效应对量子态退相干的第一次观察，抑制其他系统位移来观察这种退相干似乎是可行的。
2022-02-03 physics.atom-ph quant-ph
Measuring gravitational time dilation with delocalized quantum superpositions
原子钟可以测量广义相对论预测的引力红移，精度很高，高度差只有1厘米。然而，所有现有的实验都涉及在不同位置的两个独立时钟的比较，而不是在离域量子叠加中的单个时钟。在这里，我们提出了一个干涉方案，采用第二族类型的原子，如Sr或Yb，能够测量的引力时间膨胀的原子波包的相干叠加在两个不同的高度。与其他最近的建议相反，不需要可以有效地抑制两种内部状态的脉冲。相反，该方案依赖于非常简单的原子光学，可以实现高衍射效率，对激光功率的要求相当温和。此外，振动噪声的影响被减去采用同步Rb干涉仪作为惯性参考。值得注意的是，最近在汉诺威投入使用的VLBAI设施，一个10米的原子喷泉，可以同时操作Yb和Rb原子，并实现高达2.8秒的自由演化时间，满足了成功实验实施的所有要求。
2020-10-21 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Rydberg Electrometry for Optical Lattice Clocks
使用里德伯态进行电测量，以评估锶中$5s^2$ $^1\textrm{S}_0-5s5p$ $^3\textrm{P}_0$时钟跃迁的二次斯塔克位移。通过使用电磁感应透明测量高度激发的$5s75d\;^1\textrm{D}_2$状态的斯塔克位移，我们表征了具有足够精度的电场，以提供对时钟过渡的系统移位的严格约束。利用理论推导和实验验证的里德堡态的极化率，我们可以测量剩余场，其不确定度远低于$1 \textrm{V} \textrm{m}^{-1}$。该分辨率允许我们将时钟转换的二次斯塔克移位的分数频率不确定性约束为$2\times10^{-20}$。
2017-06-06 physics.atom-ph
Study of lin||lin CPT for application in vapour cell atomic clocks
本文研究了平行偏振激光场激发的相干布居俘获（CPT）在汽室原子钟中的应用。我们研究了共振形状，斜率和信噪比作为相关参数，如激光频率失谐和所施加的磁场的函数。我们表明，$6 \cdot 10^{-12}$ $τ^{-1/2}$的稳定性可以达到在一个紧凑的系统中使用调制VCSEL。
2007-10-03 physics.atom-ph
Modulation induced frequency shifts in a CPT-based atomic clock
我们研究了用于相干布居俘获（CPT）共振相敏检测的常用调制技术的系统误差。特别是，我们表明，修改的CPT共振线的形状，由于存在的非共振场导致频率的变化，这可能会限制基于CPT的原子钟的稳定性。我们还证明了一种替代解调技术大大降低了这些影响。
2004-04-15 physics.atom-ph
p-Wave cold collisions in an optical lattice clock
我们通过精确测量它们对原子内部时钟状态的能量变化来研究费米子镱中的超冷碰撞。利用费米统计，我们发现p波碰撞，在弱和强相互作用的制度。随着二维晶格限制所提供的更高的密度，我们证明了强相互作用可以导致这种碰撞位移的一种新的抑制。除了减少晶格钟的系统误差外，这项工作还可应用于碱土原子的量子信息和量子模拟。
2011-06-22 physics.atom-ph quant-ph
Reduction of Magnetic-Field-Induced Shift in Quantum Frequency Standards Based on Coherent Population Trapping
本研究提出利用PDH技术抑制CPT原子钟中磁场诱导频移，通过调节调制频率获得最优偏置磁场，将频移抑制至3.2×10^-13δB^2 mG^-2，可放宽屏蔽要求并提升长期稳定性。
2025-02-17 physics.atom-ph quant-ph
Enhancing optical lattice clock coherence times with erasure conversion
本文提出用于⁸⁷Sr光晶格钟的超精细分辨读出技术，将拉曼散射和辐射衰变导致的误差转换为擦除误差，在Ramsey和自旋回波序列下分别实现超过100秒和150秒的原子相干时间。
2025-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Magnetic-field-insensitive coherent-population-trapping resonances excited by bichromatic linearly polarized fields on the $D_1$ line of $^{133}$Cs
我们用双光子$Λ$方案，在铯原子$^{133}$的超精细谱线上的基态能级之间产生了对磁场不敏感的相干布居俘获共振||线性极化CPT谐振的频移在139 $μ$ T的“魔”磁场下对于1 $μ$ T的偏差为0.04 Hz，并且比在用于时钟操作的典型偏置磁场下的常规时钟跳变的频移小50倍。线激发的CPT谱的振幅||线性极化随着激发强度的增加而增强，并且可以用没有陷阱能级的三能级模型很好地解释。因此，用一条简单的直线激发$^{133}$ Cs原子的$D_1$线，||Lin方案将是小型原子钟频率基准的最佳候选方案之一。
2021-10-06 physics.atom-ph quant-ph
High-power, low-phase-noise, frequency-agile laser system for delivering fiber-noise-cancelled pulses for Strontium clock atom interferometry
本文展示了一套用于超冷锶698 nm钟跃迁单光子原子干涉测量的激光系统，通过相干结合两台Ti:Sapphire激光器实现200 MHz快速啁啾，并利用主动噪声消除光纤方案向原子传递4 W脉冲光束。
2022-12-13 gr-qc physics.atom-ph physics.optics
Improving the Q factor of an optical atomic clock using quantum non-demolition measurement
量子非破坏性测量（QND）是操纵量子系统的一个重要工具。它允许提取特定的信息，同时仍然保留系统的脆弱量子可观测量。在这里，我们将基于腔的QND测量应用于光晶格钟-一种具有无与伦比的频率精度的原子钟-以80%的保真度读出后保持原子的量子相干性。我们应用这种技术，通过一系列重复的QND测量稳定的相位的超稳定激光相干原子态。我们利用超稳激光器的相位相干性提高的优点，将Ramsey光谱时间从300 ms延长到2 s，实现了对独立的光晶格时钟的解调。使用这种技术，我们保持95%的对比度，并观察到时钟的\emph{Q}因子增加到$1.7\times10^{15}$的7倍。
2020-10-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Temperature Dependence Cancellation of the Cs Clock Frequency in the Presence of Ne Buffer Gas
在充有Ne缓冲气体的蒸气室中测量了Cs钟跃迁频率随温度的变化。实验装置是基于相干布居捕获（CPT）技术和时间拉姆齐询问允许高分辨率。示出了频率偏移的二次依赖性。评估移位取消的温度。根据895 nm光跃迁的频移确定了池中的实际Ne压力。然后，我们可以确定时钟频率的Cs-Ne碰撞温度系数。这些结果对汽室钟，特别是未来的微钟有一定的参考价值。
2011-10-28 physics.atom-ph
Molecular lattice clock with long vibrational coherence
原子晶格钟激发了许多基础物理学测试、广义相对论效应探测和多体系统相互作用研究的想法。另一方面，分子结构和动力学提供了丰富的能量尺度，这些尺度是精密测量和量子信息科学新协议的核心。在这里，我们展示了一个根本上不同类型的晶格时钟，是基于双原子分子的振动，并提出弱和深绑定的分子之间的相干拉比振荡持续10毫秒。这种控制是由一个状态不敏感的魔晶格陷阱，弱耦合到分子振动共振，并提高了几个数量级的分子和光之间的相干时间。所实现的品质因数$Q=8\times10^{11}$来自Sr $_2$中25 THz时钟跃迁的30 Hz窄谐振。我们的扩展相干操作技术适用于基于超冷极性分子的量子比特中的量子信息的长期存储，而振动钟可以精确探测原子间的力，在超短范围内测试牛顿引力，并独立于模型搜索电子与质子质量比的变化。
2019-04-09 physics.atom-ph quant-ph
Light-shift mitigation in a microcell-based atomic clock with Symmetric Auto-Balanced Ramsey spectroscopy
小型化原子钟的中期分数频率稳定度会受到光移效应的限制。在这封信中，我们展示了一个对称的自动平衡拉姆齐（SABR）的询问序列的实施在基于微细胞的原子钟的基础上相干布居捕获（CPT）。与连续波（CW）或Ramsey询问方案相比，使用这种先进的协议，时钟频率对激光功率、微波功率和激光频率变化的灵敏度降低至少一个数量级。对于10 $^2$ s和10 $^5$ s之间的积分时间，利用SABR序列获得的光移缓解极大地有益于时钟阿伦偏差。这些结果表明，这种询问技术是感兴趣的，以提高芯片级原子钟的计时性能。
2021-12-14 physics.atom-ph
Entangling the lattice clock: Towards Heisenberg-limited timekeeping
我们提出了一个方案，用于纠缠的光晶格的原子，以减少量子投影噪声的时钟测量。二价时钟原子被保持在晶格中的“神奇”波长不会干扰时钟频率-以保持时钟精度-而开壳层J=1/2“头”原子通过晶格极化在晶格位置之间相干传输。这种偏振依赖的"阿基米德螺旋“传输在魔波长利用标量，J=0，二价原子的玻色子同位素的时钟状态的消失矢量极化率。时钟原子和头原子之间的现场相互作用被用来设计纠缠和时钟读出。
2009-12-06 physics.atom-ph quant-ph
Coherent Population Trapping Resonances in Buffer Gas-filled Cs Vapor Cells with Push-Pull Optical Pumping
本文报道了用推挽光抽运（PPOP）方法在填充缓冲气体的汽室中对Cs D1线相干布居俘获（CPT）共振的理论研究和实验表征。我们指出，推挽相互作用方案是相同的所谓的林每林极化方案。相关的黑暗状态，以及吸收的表达，报告。实验装置是基于分布反馈（DFB）二极管激光器，尾纤强度马赫-曾德尔电光调制器（MZ EOM）的光学边带产生和迈克尔逊干涉仪的组合。一种微波技术，以稳定的传递函数的工作点的MZ EOM的实施适当的操作。一个CPT共振对比度高达78%，在厘米级细胞的磁场不敏感的时钟过渡。的CPT时钟信号的关键参数（线宽对比度线宽/对比度比）的激光强度的影响报告为三个不同的细胞具有各种尺寸和缓冲气体含量。PPOP技术的发展高性能的原子蒸气室时钟的潜力进行了讨论。
2013-02-15 physics.atom-ph
Light Shift Suppression in Coherent-Population-Trapping Atomic Clocks in the Field of Two Circularly Polarized Light Beams
本研究提出用两束相反圆偏振双色光抑制CPT原子钟的光频移，通过独立泵浦-探测方案控制共振不对称性，实验验证可显著提升长期频率稳定性。
2023-11-01 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Doppler Shift Mitigation in a Chip-Scale Atomic Beam Clock
本研究通过利用多普勒移位与共振光移位的竞争，实现了芯片尺度原子束钟在零激光频率敏感性和白噪声限制下的高精度运行。
2025-12-04 physics.atom-ph
Dynamic cancellation of ac Stark shift for pulsed EIT/Raman optical lattice clocks
我们提出了一种电磁感应透明（EIT）/拉曼和脉冲光谱技术相结合的方法来精确地消除碱土金属原子禁光晶格时钟跃迁中EIT场引起的频移。时间分离的激光脉冲被设计为在相干叠加中捕获原子，同时消除在特定的激光失谐处从中间激发态的非共振ac Stark贡献。该方案实现了有效的人口转移高达60%的潜在不准确$<$ $10^{-17}$。由密度矩阵方法确定的外部光位移的取消确认由复杂的波函数形式主义，足够的兆赫精度，在低场强度或短的相互作用时间。
2006-10-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Phase transfer between three visible lasers for coherent population trapping
严格的多光子相位关系条件是实现高分辨率相干光谱新协议的前提。在最近的实验中，我们已经实现了一个询问过程的钙$^+$离子云的基础上三光子相干布居捕获，有可能作为一个频率参考太赫兹范围内。这种高分辨率的询问是通过锁相两个激光源来实现的，用于冷却和利用光学频率梳将捕获的离子再泵浦到729 nm的时钟激光器。时钟激光器，一个钛蓝宝石激光器在我们的实验室锁定到两个高精细腔达到几赫兹的线宽和频率稳定性低于10 $^{-14}$在一秒，性能可以复制到其他两个源。本文讨论了利用光学频率梳实现三台激光器之间相位转换的性能。
2019-01-24 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
Direct measurement of the 3P0 clock state natural lifetime in 87Sr
本研究通过在不同阱深和密度下测量87Sr和88Sr晶格原子衰变，分离出辐射衰变，直接测得87Sr 3P0钟态自然寿命为167(+79/-40)秒，与理论预测一致。
2025-07-09 physics.atom-ph
Real-time geopotentiometry with synchronously linked optical lattice clocks
根据爱因斯坦的相对论，时间的流逝在一个引力场中变化。在地球上，将时钟升高1厘米，时钟的滴答频率将增加1.1/10 $^{18}$，从而使光学时钟能够进行精确的大地测量。在这里，我们演示了geopotentiometry确定的高度差的主从时钟分开15公里的不确定性为5厘米。主时钟的次谐波通过电信光纤传输，以锁相并同步询问从时钟。该协议在两个时钟的比较中抑制了激光噪声，提高了测量引力红移的稳定性。这种相位相干操作的时钟有助于将时钟和干涉仪连接起来的建议。在半年的时间里，11次测量确定了两个时钟之间的分数频率差为$1,652.9(5.9)\times 10^{-18}$，或1，516（5）厘米的高度差，与通过水准测量和重力测量的独立测量一致。我们的系统是时钟互联网的一个组成部分，由一个主时钟和一些从时钟组成，它将提供“量子基准”，即具有动态响应的高度参考。
2016-08-27 physics.atom-ph physics.geo-ph
The absolute frequency of the 87Sr optical clock transition
利用晶格限制原子测量了87 Sr的1 S 0 - 3 P0时钟跃迁的绝对频率为429 228 004 229 873.65（37）Hz，其中8.6x10-16的分数不确定度代表了迄今为止原子跃迁频率的最准确测量之一。在详细研究了系统的影响，这减少了总的系统不确定性的锶晶格时钟到1.5x10-16，时钟频率测量对氢脉泽，同时校准到美国的主要频率标准，NIST的铯喷泉时钟，NIST-F1。使用基于飞秒激光器的光学频率梳相位相干地连接光学和微波光谱区域并且通过3.5 km光纤传输方案来比较远程定位的时钟信号，使得比较成为可能。
2008-04-29 physics.atom-ph
Lifetime-Limited Interrogation of Two Independent ${}^{27}\textrm{Al}^{+}$ Clocks Using Correlation Spectroscopy
激光退相干通过加宽可观察到的共振线宽和在时钟探针之间的死区时间期间增加噪声来限制光学时钟的稳定性。相关光谱学通过测量两个系综之间的相关原子跃迁来避免这些限制，这提供了独立于激光噪声的频率差测量。在此，我们应用此技术基于$^{27}$ Al $^+$中的$^1S_0\leftrightarrow{}^3P_0$转变来执行两个独立时钟之间的稳定性测量。通过稳定的两个时钟之间的差分相位噪声的主要来源，我们观察他们之间的相干性在同步拉姆齐询问只要8秒，频率为$1.12\times10^{15}$ Hz。在相关光谱信号中观察到的对比度与20.6 s $^3P_0$状态寿命一致，并且支持当死区时间可以忽略时，平均周期长于探测持续时间的$(1.8\pm0.5)\times 10^{-16}/\sqrt{τ/\textrm{s}}$的测量不稳定性。
2020-07-04 physics.atom-ph
Ramsey interferometry with arbitrary coherent-population-trapping pulse sequence
本文从理论上推导了任意时间相关失谐脉冲序列下多脉冲CPT-拉姆齐干涉测量的通用解析公式，并定量分析了脉冲参数对常见对称与反对称光谱方案的影响，为提升原子钟性能提供实验设计指导。
2023-03-13 physics.atom-ph quant-ph
Improving Short-Term Stability in Optical Lattice Clocks by Quantum Nondemolition Measurements
提出了一种用于拉比钟干涉仪量子非破坏（QND）测量的多测量估计协议。该方法非常适合当前具有QND测量能力的最先进的光晶格时钟。该协议利用了最初准备的相干自旋态的多个非破坏性测量之间的相关性。提出了一种合适的时钟激光失谐量的高斯估计器，并推导了协议灵敏度的解析表达式。我们使用这个解析表达式来优化协议，使用现有的实验参数，实现了$7.9$ dB的改进相对于标准量子限制（SQL）的时钟稳定性。我们还讨论了我们的协议到原子态的测量反作用效果。
2022-05-17 physics.atom-ph quant-ph
Controlling light shifts in chip-scale atomic beam clocks
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Infleqtion（英飞格蒂昂）；HRL Laboratories（HRL实验室）；DARPA（美国国防部高级研究计划局）
本文研制了基于微加工Cs原子束器件的厘米级Ramsey CPT钟，利用原子束光谱特征控制光移，实现了高稳定度与低漂移，拓展了低功耗计时应用的钟稳定度范围。
2026-09-01 physics.atom-ph
Cold-atom clock based on a diffractive optic
基于冷原子的时钟提供了无与伦比的准确性和长期稳定性，但它们在便携式量子技术中的应用受到了巨大的物理足迹的阻碍。在这里，我们使用的光栅磁光阱（gMOT）的精确的频率参考的紧凑的光学布局。gMOT收集$10^7$ $^{87}$ Rb原子，随后在光学糖蜜中将其冷却至$20\,μ$ K。利用线性$\perp$、线性极化相干布居囚禁和Raman-Ramsey序列对微波原子基态分裂进行了光学探测。当弹道跌落距离仅为$0.5\,$ mm时，测得的短期分数频率稳定度为$2 \times 10 ^{-11} /\sqrtτ$。
2020-01-03 physics.atom-ph
A high-accuracy optical clock via three-level coherence in neutral bosonic $^{88}$Sr
发展了一种光学原子钟方案，该方案利用两个激光器在$^{88}$ Sr的$5s^2 \phantom{}^1S_0$基态和第一激发态$5s5p \phantom{}^3P_0$之间建立相干耦合。利用电磁诱导透明现象，通过宽$5s5p \phantom{}^1P_1$状态来介导耦合。时钟跃迁的有效线宽可以通过调节激光强度任意选择。通过将$^{88}$ Sr原子捕获在光晶格中，确保了与两个激光器的长相互作用时间;消除了多普勒效应和反冲效应。基于对系统误差的仔细分析，期望时钟精度优于$2\times 10^{-17}$。
2004-11-21 physics.atom-ph physics.gen-ph
Sympathetic cooling of $^{40}\textbf{Ca}^+$ - $^{27}\textbf{Al}^+$ ion pair crystal in a linear Paul trap
$^{27}$ Al $^+$离子光钟具有室温下黑体辐射漂移小、对磁漂移不敏感等优点，是最有吸引力的光钟之一。然而，在目前没有167 nm激光的情况下，它不能直接激光冷却。这个问题可以通过感应冷却来解决。在这项工作中，一个线性的保罗陷阱被用来捕获$^{40}$钙$^{+}$和$^{27}$铝$^+$离子同时，和一个单一的多普勒冷却$^{40}$钙$^+$离子被用来同情地冷却一个单一的$^{27}$铝$^+$离子。从而成功地合成了一种“亮-暗”双离子晶体。通过测量载波和边带光谱强度的比值，估计晶体的温度约为7 mK。最后，通过对离子晶体的久期运动频率的精确测量，证明了暗离子是$^{27}$ Al $^+$离子，这意味着我们研制的$^{27}$ Al $^+$量子逻辑时钟又向前迈进了一大步.
2019-01-24 physics.atom-ph
