Electron channeling, de Broglie's clock and the relativistic time operator
硅晶体中的电子沟道效应使人们有可能探测到粒子的“内部时钟”，即具有德布罗意频率的固有振荡。沿主轴方向的传输概率相对于相邻的角度减小，除了在原子行方向上的尖峰。观察到的图案是“W”而不是“U”。这个中心峰归因于被称为“玫瑰花运动”的过程，其中连续原子的交叉将与德布罗意频率相关。一个经典的多重散射计算发现，为了代表实验结果，相互作用频率必须是德布罗意时钟频率的两倍，也就是“Zitterbewegung”频率。在本论文中，观察到的特性，这个过程被证明是一致的自由粒子量子力学运动所描述的狄拉克的哈密顿量，虽然与有效质量产生的相互作用与晶体原子。自伴动态时间算子的引入提供了与内部“系统时间”德布罗意时钟的连接。
2014-03-25 quant-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
Improved estimate of the collisional frequency shift in Al$^+$ optical clocks
在原子钟中，背景气体粒子和被捕获离子之间的碰撞可以微妙地改变时钟跃迁的频率。这种效应的校正中的不确定性对捕获离子钟的总系统不确定性预算有重要贡献。使用一个非微扰的分析框架，开发了这个问题，我们估计的频率偏移Al $^+$离子时钟由于与氦和氢的碰撞。我们的计算显着改善的碰撞频移系数的不确定性，并表明，Al $^+$的碰撞频移为零的不确定性。
2019-09-11 physics.atom-ph quant-ph
Limits of Adiabatic Clocking in Quantum-dot Cellular Automata
量子点元胞自动机设备网络的最大工作频率的最终界限尚未建立。我们认为，这种网络的绝热性在两个状态的近似时钟是通过调制的点间隧穿势垒。估计的最大工作频率，将允许99%的概率观察到正确的逻辑输出的QCA网络设计中使用的基本组件的一个子集。在相干极限和一个简单的耗散模型进行模拟。我们从量子退火的角度来处理基于隧道的时钟问题，并提出了一种改进的时钟时间表，允许更快的操作。使用驱动QCA线的分析解决方案，我们表明，在相干限制的最大工作频率下降与线长度的平方，潜在地限制了时钟区域的大小。
2019-10-31 quant-ph
Low-frequency fiber-optic vibration sensing with a Floquet-engineered optical lattice clock
National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家授时中心）；School of Physics, Northwest University（西北大学物理学院）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
本文提出利用Floquet工程光学晶格钟提升低频光纤振动传感器性能，实现高于6×10^3 rad/g的相位灵敏度。
2026-01-21 quant-ph
Probing beyond the laser coherence time in optical clock comparisons
我们开发差分测量协议，规避激光噪声限制的光学时钟比较的稳定性，通过同步探测两个时钟使用锁相本地振荡器。这允许探测时间长于激光相干时间，避免迪克效应，并支持海森堡限制的测量精度。我们提出了这样的频率比较协议，并开发了数值模拟的协议与现实的噪声源。这些方法提供了一种途径，以减少频率比测量持续时间超过一个数量级。
2016-04-12 physics.atom-ph quant-ph
Spin waves and Collisional Frequency Shifts of a Trapped-Atom Clock
我们用空间非均匀脉冲激发自旋波，并研究了囚禁$^{87}$ Rb的芯片级原子钟的频移。超精细跃迁的密度相关频移模拟了费米子s波碰撞频移，包括光晶格钟的频移。当自旋极化在陷阱中振荡时，频移反转，并且取决于第二个拉姆齐脉冲的面积，表现出预测的超出平均场的频移。数值和分析模型说明了观察到的行为。
2012-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Controlling dipole-dipole frequency shifts in a lattice-based optical atomic clock
基于利用囚禁在光晶格中的冷碱土原子实现光学原子钟的想法，我们从理论上研究了原子-原子相互作用对原子钟跃迁频率的微扰效应。这些相互作用是由与光激发原子相关的偶极场介导的。我们预测共振的功能时，原子偶极子之间的建设性干涉发生的频移。我们从理论上证明，通过微调适当设计的晶格几何形状的相干偶极偶极耦合，可以大大抑制不希望的频率偏移。
2003-08-12 cond-mat.soft quant-ph
Interspecies clock comparison below $5 \times 10^{-18}$ uncertainty with a transportable clock
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国物理技术研究院）
该研究通过可搬运光钟与固定单离子钟开展近2年的跨物种钟比对，测得光频比不确定度达4.3×10^-18，提升了3倍以上，验证了可搬运钟用于计时测地及跨机构钟比对的可行性。
2026-08-04 physics.atom-ph quant-ph
Direct comparison of a Ca+ single ion clock against a Sr optical lattice clock
比较了~（40）Ca+时钟跃迁ν_{Ca}（2S 1/2- 2D 5/2，729 nm）与~（87）Sr光晶格时钟跃迁ν_{Sr}（1 S 0 - 3 P0，698 nm）的光学频率，得到频率比ν_{Ca} / ν_{Sr} = 0.9576312023580499（23）。光学比对的快速性使得频率比ν Ca/ ν Sr的统计不确定度在1000 s内达到1 × 10 ~（-15），并与国际原子时（TAI）链上的ν Ca绝对频率测量值一致。使用光学比较的频率比的总不确定度（不含微波链路不确定度）小于使用绝对频率测量获得的不确定度，表明光学频率评估的优势。我们报告了^{40}Ca+的绝对频率，其系统不确定性比我们以前的测量结果小14倍[1]。
2012-08-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
An N-atom Collective State Atomic Clock with Root-N Fold Increase in Effective Frequency and Root-N Fold Reduction in Fringe Width
我们描述了一个集体态原子钟与拉姆齐条纹缩小了一个因素的$\sqrt{N}$相比，传统的时钟，N是非相互作用的原子的数量，而不违反的不确定性关系。这种窄化被解释为是由于集体状态之间的干扰，代表一个有效的$\sqrt{N}$倍的时钟频率增加，没有纠缠。测量集体状态的检测过程可用于显著提高检测的量子效率，从而使稳定性净提高多达10倍。
2015-06-03 physics.atom-ph quant-ph
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
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
Evaluation of a $^{88}$Sr$^+$ optical clock with a direct measurement of the blackbody radiation shift and determination of the clock frequency
本文评估单离子 $^{88}$Sr$^+$ 光钟，运行中直接估计黑体辐射有效温度，并对照 $^{171}$Yb$^+$ E3 钟以 $2.3\ imes10^{-17}$ 不确定度测定其绝对频率，同时验证三离子可改善短期稳定度。
2022-12-16 physics.atom-ph quant-ph
A protocol of potential advantage in the low frequency range to gravitational wave detection with space based optical atomic clocks
最近的提议描述了利用光晶格原子钟的基于空间的引力波（GW）探测[Kolkowitz et.例如，D 94，124043（2016）] [1]。在此基础上，我们提出了一种利用光晶格原子钟探测低频引力波的新方法。在我们的方法中，收集n个连续的多普勒信号，并对所有这些信号进行求和，以提高低频GW检测的灵敏度。特别地，该改进可通过多普勒信号的数量来调节，这相当于增加了两个原子钟之间的长度。因此，可以达到相同的灵敏度，但是具有更短的距离，即使加速噪声导致在由量子投影噪声确定的频率的拐点以下未能实现预期的改善。我们的研究结果是及时的正在进行的发展空间出生的天文台，旨在研究与低频GW的物理和天体物理效应。
2020-05-14 gr-qc quant-ph
Dual-Faraday-laser-pumped cesium beam clock with $7.7\times 10^{-13}/\sqrtτ$ frequency stability
Peking University（北京大学）；Beijing Vacuum Electronics Research Institute（北京真空电子技术研究所）；Longgang Advanced Quantum Technology Institute Co., Ltd.（龙岗先进量子技术研究院有限公司）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
该研究开发了基于原子参考低噪声激光架构的双法拉第激光抽运铯束钟，实现$7.7\times 10^{-13}/\sqrt{τ}$的频率稳定度，为可部署精密授时等提供高性能频率参考。
2026-08-07 physics.atom-ph quant-ph
Optical clock comparison test of Lorentz symmetry
对空间和时间结构的最基本假设提出质疑，彻底改变了我们对自然的理解。最先进的原子钟使得精确地测试时空的基本对称性成为可能，并在几个电子伏特的低能尺度上寻找超越标准模型的物理学。在这里，我们实验证明了第一次协议的两个单离子时钟在$10^{-18}$水平，并直接确认其不确定性预算的有效性超过半年长的比较期。两个时钟离子被限制在单独的离子阱中，量子化轴沿着不平行的方向对齐。假设的洛伦兹对称性破坏将导致频率偏移的恒星调制。从没有这样的调制在$10^{-19}$水平，我们推导出严格的限制洛伦兹对称性破坏参数的范围内的电子$10^{-21}$，提高以前的限制两个数量级。
2018-09-27 physics.atom-ph quant-ph
Counting and metrology of distributed atomic clocks using metropolitan fiber
本研究演示了SIOM与SIMT间通过单根城域光纤传输三种时钟信号并实现四钟跨实验室比对的分布式原子钟网络，其频率一致性低于1E-15，为未来守时实验室模式提供了新探索。
2024-01-09 physics.atom-ph quant-ph
$^{176}$Lu$^+$ clock comparison at the $10^{-18}$ level via correlation spectroscopy
我们实验证明了两个$^{176}$卢$^+$频率参考使用相关光谱之间的协议。通过在不同磁场下的比较，我们得到了二次塞曼系数$-4.89264(88)\,\mathrm{Hz/mT^2}$，它给出了相应的分数频率不确定度贡献仅为$2.5\times 10^{-20}$，用于在0.1\，mT的典型工作磁场下的比较。随后在0.1mT下与两个系统进行比较，证明分数频率差为$(-2.0\pm(3.7)_\mathrm{stat}\pm(0.9)_\mathrm{sys})\times10^{-18}$，其中“stat”和“sys”分别表示统计和系统不确定性。
2022-12-09 physics.atom-ph quant-ph
"Magic" radio-frequency dressing for trapped atomic microwave clocks
有人提出利用磁囚禁原子系综来提高微波钟的询问时间。为了减轻磁阱的扰动效应，采用近魔场配置，其中所涉及的时钟跃迁变得独立于原子的势能到一阶。然而，高阶效应是失相的主要来源，限制了该方法的性能。在这里，我们提出了一个简单的方法来消除能量依赖的第一和第二阶，使用弱射频敷料。我们给出了87Rb原子的修整频率、振幅和俘获场的值，并定量地研究了这些二阶幻数条件对系统参数变化的鲁棒性。我们的结论是，射频敷料可以抑制场诱导的失相至少一个数量级的典型实验参数
2015-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Bounds on gravitational wave backgrounds from large distance clock comparisons
我们的时空充满了引力波背景，这些背景构成了由天体物理学和宇宙学来源创造的波动环境。这些背景的界限是从宇宙学和天体物理学数据中获得的，但也可以通过分析来自遥远航天器的测距和多普勒信号来获得。在这里，我们提出了一种新的方法来设置这些背景的界限，通过执行地面时钟和远程航天器之间的时钟比较配备了一个超稳定的时钟，而不是只范围内的机载转发器。然后，该技术可以作为待测量信号和主要噪声源的函数进行优化，从而在不同理论模型竞争的有希望的频率范围内对当前边界进行显著改进。我们说明了我们的方法，使用SAGAS项目，其目的是飞在太阳系外的超稳定光学时钟。
2008-05-23 astro-ph gr-qc quant-ph
Lorentz and CPT Tests with Clock-Comparison Experiments
时钟比较实验是现有的对物质中洛伦兹对称性的最尖锐的测试之一。我们在这些实验中所产生的修改电子或核子传播和涉及洛伦兹和CPT违反运营商的任意质量尺寸的信号的特征。用作时钟的原子或离子的光谱频率表现出微扰的变化，这种变化可以取决于组成粒子的性质，并且可以显示恒星和年度的时间变化。采用一个独立的粒子模型的电子结构和施密特模型的核，我们确定观测的各种时钟比较实验，包括喷泉钟，comagnetometers，离子阱，晶格钟，纠缠态，和反物质。处理表明这些不同的实验技术之间的洛伦兹和CPT违反的敏感性的互补性。它还允许解释一些先前的结果在洛伦兹违反的非最小系数的界限，包括第一次约束的非最小系数在中子部门。提供了未来分析中可达到的敏感性估计。两个技术附录收集了洛伦兹破坏的球面系数和直角坐标系数之间的关系，并提供了将实验室坐标系中的直角坐标系数转换为标准日心坐标系的明确变换。
2018-05-11 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
High precision differential clock comparisons with a multiplexed optical lattice clock
在过去的十年中，光学原子钟的精确度和准确度的快速进步推进了计时，计量学和量子科学的前沿。然而，大多数光学钟的稳定性仍然受到本机振荡器的限制，而不是原子本身，这为进一步的发展留下了空间。在这里，我们实现了一个“多路复用”的一维光晶格时钟，其中空间分辨，超冷锶原子的可移动的合奏被困在同一个光晶格，同时询问由共享的时钟激光器，并在并行读出。通过对系综对进行同步Ramsey询问，我们观察到原子-原子相干时间长达26秒，比原子-激光相干时间提高了270倍，证明了$9.7(4)\times10^{-18}/\sqrtτ$的相对稳定性（其中$τ$是以秒为单位的平均时间），并在平均3.3小时后达到$8.9(3)\times 10^{-20}$的分数不确定性。这些结果表明，应用程序需要超高精度的光学原子钟之间的比较，不需要限制本地振荡器的稳定性。利用多个系综对，我们实现了一个由6个原子系综组成的小型化时钟网络，得到了15个相对稳定度低于$3\times10^{-17}/\sqrtτ$的独特的成对时钟比较。最后，我们展示了同时加载空间分辨的，异质系综对的所有四个稳定同位素的锶在晶格中的能力。该平台提供的独特能力为未来的研究铺平了道路，包括精确的同位素位移测量，有限时钟系统的空间分辨特性，基于时钟的引力波和暗物质探测器的开发，以及相对论的新测试，包括在亚厘米尺度上测量引力红移。
2021-09-24 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Nonlinear Interference effect for Optical Clocks in Yb Atoms
本文研究了双光子吸收共振现象。我们在两个不同频谱的准共振激光场作用下，研究了具有共同上能级、两个下长寿命能级的三能级系统中的这一现象。结果表明，在双光子共振频率下，离吸收线较远处的吸收系数具有较大的振幅和较窄的宽度。两个较低电平之间的频率差是光学时钟的跃迁频率。与电磁感应透明相比，这种共振对噪声分量和探测场的影响不太敏感。双光子共振的斯塔克位移可以通过改变探测场的振幅来抵消和减小。我们建议使用一个额外的窄线激光器来稳定光学时钟的频率，以获得亚赫兹范围内的线。
2014-07-22 physics.atom-ph quant-ph
Evaluation of trap-induced systematic frequency shifts for a multi-ion optical clock at the $10^{-19}$ level
为了提高俘获离子光钟的短期稳定度，我们正在研制一种基于${}^{115}$ In ${}^+$ / ${}^{172}$ Yb ${}^+$库仑晶体的频率标准。为了这个目的，我们已经开发出可扩展的分段保罗陷阱，允许多个离子合奏的高水平的控制。在这篇文章中，我们详细介绍了我们最近的研究结果，减少了离子阱引入的频率不确定性的主要来源：由于微动和长期运动的加热引起的二阶多普勒频移，以及由于阱变暖引起的黑体辐射频移。我们表明，由于这些影响的分数频率的不确定性可以降低到远低于$10^{-19}$。
2015-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Direct comparison of two spin squeezed optical clocks below the quantum projection noise limit
构建可扩展的量子系统，展示基于纠缠的真正性能增强是包括计算，网络，模拟和计量学在内的领域的主要科学目标。巨大的挑战来自于越来越大的量子系统中纠缠的脆弱性。利用大量原子的光学原子钟推动了测量科学的前沿，建立在量子态的精确工程和原子相互作用的控制之上。然而，当今最先进的光学原子钟受到由许多不相关原子定义的量子投影噪声（QPN）的限制。关于产生原子自旋压缩态的开创性工作已经显示了将纠缠集成到性能最好的时钟中的途径。然而，为了在工作时钟中直接展示量子纠缠的优势，我们必须防止降低量子相干性并引入不受控制的扰动的反作用效应，以及最小化来自询问时钟激光器的技术噪声的影响。本文提出了一种新的集成集体强耦合腔QED的光钟平台，用于量子非破坏（QND）测量。优化自旋测量精度和相干性损失之间的竞争，我们测量了1.9 × 10 $^4$原子的-1.8（7）dB的Wineland参数，从而验证了纠缠的存在。此外，移动晶格允许腔单独寻址两个独立的子系综，使我们能够连续自旋挤压两个时钟系综并比较它们的性能。两个压缩时钟之间的这种差分比较直接验证了在10 $^{-17}$的测量精度水平下，在QPN以下2.0（3）dB和标准量子极限（SQL）以上0.6（3）dB的增强的时钟稳定性，而没有减去任何技术噪声贡献。
2022-11-17 physics.atom-ph quant-ph
Addressing spins at the clock transitions with a frequency- and bandwidth-tunable superconducting resonator
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；École Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院）；Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（塔塔基础研究所海德拉巴分所）
本研究提出一种频率和带宽均可动态调谐的超导谐振器，成功操控时钟跃迁处的铋施主自旋系综，测得450 ms的Hahn回波相干时间，为实用化量子存储方案提供了关键技术支撑。
2025-10-22 physics.app-ph quant-ph
Measurement and control of the interaction frequency shift in bosonic optical lattice clocks
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica（意大利国家计量研究所）
该研究测量了玻色子光晶格钟中$^{88}$Sr原子的能级间相互作用，发现其钟频移的非线性密度依赖特性，可通过调控探测失谐与原子密度实现净零系统密度频移运行，为新物理探测提供支撑。
2026-08-04 physics.atom-ph quant-ph
Atomic Combination Clocks
原子钟使用原子跃迁作为频率参考。原子跃迁对外部场的敏感性限制了时钟的稳定性，并引入了系统的频率偏移。在这里，我们建议实现一个原子钟，利用纠缠叠加态的多个原子物种，其中的参考频率是一个单独的过渡频率的总和。选择叠加，使得各个物种中相应跃迁的敏感性发生破坏性干扰，从而提高稳定性并减少系统漂移。我们提出并分析了两个这样的组合的例子。第一种方法利用$^{40}$ Ca $^+$- $^{174}$ Yb $^+$双离子晶体中的光学四极跃迁。第二个是一个$^{88}$ Sr $^+$离子和三个$^{202}$ Hg $^+$离子的光学四极跃迁的叠加。这些组合降低了对外部磁场和黑体辐射的敏感性。
2017-09-05 physics.atom-ph quant-ph
Controlling systematic frequency uncertainties at the $10^{-19}$ level in linear Coulomb crystals
捕获的离子非常适合于精确的光谱学，这从单离子时钟的显著低的系统不确定性中可以看出。这些时钟的主要弱点是平均时间长，这是单个原子的低信号所必需的。增加的离子数量可以克服这种限制，并允许实现新颖的时钟方案。然而，这提出了一个挑战，以保持良好的控制系统的单粒子在空间扩展和强耦合多体系统的位移。我们测量和推导出系统的频率不确定性与光谱与离子链在一个新开发的射频陷阱阵列设计的同时捕获离子系综精密光谱。对于一个在${}^+$时钟的例子，同情地与Yb ${}^+$离子冷却，我们表明，在我们的系统中，预期的系统频率的不确定性与多离子操作可以低于$1\times10^{-19}$。我们的结果为纠缠时钟光谱和级联时钟操作等先进光谱方案铺平了道路。
2018-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Frequency ratio of the $^{229\mathrm{m}}$Th nuclear isomeric transition and the $^{87}$Sr atomic clock
研究利用稳定至$^{87}$Sr原子钟的VUV频率梳直接激发CaF$_2$中$^{229}$Th核跃迁，测定其频率比及核四极分裂，实现核钟与原子钟的首次直接比较。
2024-09-07 nucl-ex physics.atom-ph physics.optics
Dual-frequency optical-microwave atomic clocks based on cesium atoms
本研究利用单台激光器和铯原子同时实现光频与微波双频原子钟，光钟1秒稳定度达3.89×10⁻¹³，微波钟在10⁵秒达5.99×10⁻¹⁵，为集成原子钟和量子计量发展奠定基础。
2024-05-01 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Atomic Clocks for Geodesy
本文综述了光学原子钟和频率传递的实验进展，并展望了这些技术在大地测量中的应用前景。今天，光学原子频标的相对频率误差已经达到10-17以下，为基础和应用研究开辟了新的领域。原子频率对引力势的依赖性使原子钟成为寻找爱因斯坦广义相对论预测偏差、检验现代统一理论和开发新的引力场传感器的理想候选者。本文介绍了光学原子钟的概念，介绍了国际原子钟的发展和比较情况。除了进一步提高当今最好的时钟的稳定性和准确性外，还投入了大量的精力来提高可靠性和技术准备，以便在专业实验室之外使用紧凑的便携式设备。由于相对频率不确定度为10-18，预计光学频率标准的比较将与卫星和地面数据一起有助于精确确定分辨率为厘米级的大地测量基本高度参考系。原子标准的长期稳定性将为大地测量以及对我们地球的建模和了解提供极好的长期高度参考。
2018-03-05 physics.atom-ph physics.geo-ph quant-ph
Atomic clock performance beyond the geodetic limit
时间的流逝是通过计算参考频率的振荡来跟踪的，例如地球的旋转或钟摆的摆动。通过参考原子跃迁，频率（以及时间）可以比任何其他物理量更精确地测量，当前一代的光学原子钟报告的分数性能低于$10^{-17}$水平。然而，相对论规定时间的流逝不是绝对的，而是受观察者的参考系影响。因此，时钟测量显示出对相对速度、加速度和重力势的敏感性。在这里，我们展示了光学时钟测量超越了当今的能力，占整个地球表面的时空引力扭曲。在两个独立的镱光晶格时钟，我们展示了前所未有的水平，在三个基本基准的时钟性能。以时钟频率为单位，我们报告了$1.4 \times 10^{-18}$的系统不确定性，$3.2 \times 10^{-19}$的测量不稳定性和再现性，其特征在于10个盲频率比较，产生$[-7 \pm (5)_{stat} \pm (8)_{sys}] \times 10^{-19}$的频率差。虽然对重力的不同灵敏度可能会降低这些光学时钟作为地球时间标准的性能，但这种灵敏度可以用作地球势的精密探测器。在地球表面附近，$1 \times 10^{-18}$级别的时钟比较提供了沿重力方向1厘米的分辨率，优于最先进的大地测量技术。这些光学钟可进一步用于探索地球物理现象、探测引力波、检验广义相对论和寻找暗物质。
2018-07-30 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Comparing a mercury optical lattice clock with microwave and optical frequency standards
在本文中，我们报告的评估光晶格时钟的基础上，中性汞下降到相对不确定度为$1.7\times 10^{-16}$。将该特征频率标准与Cs原子喷泉进行比较，我们确定$^{199}$ Hg的$^1S_0 \rightarrow \phantom{}^3P_0$跃迁的绝对频率为$ν_{\mathrm{Hg}} = 1 128\,575\,290\,808\,154.62\,$ Hz $\pm\,0.19\,$ Hz（统计）$\pm\,0.38\,$ Hz（系统），仅受SI秒实现的限制。此外，通过比较汞光晶格钟和Rb原子喷泉，我们第一次确定了$^{199}$汞钟跃迁和$^{87}$ Rb基态超精细跃迁之间的比值。最后我们提出了一种直接的光-光测量方法来测量$^{199}$ Hg/ $^{87}$ Sr的频率比。获得的$ν_{\mathrm{Hg}}/ν_{\mathrm{Sr}}=2.629\,314\,209\,898\,909\,15$值（分数不确定度为$1.8\times10^{-16}$）与Yamanaka等人（arXiv：1503.07941）获得的相同测量值非常一致。这使得该频率比成为不同实验室就该不确定性水平达成一致的少数物理量之一。本文报道的频率比测量对频率计量学有很大的影响，但也对基础物理学有很大的影响，因为它们可以用来监测基本常数的假定变化。
2016-11-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nuclear clocks for testing fundamental physics
$^{229}$ Th中的低能量、长寿命异构体在20世纪70年代首次作为核物理学中的一种奇异特征被研究，至今仍在激励着多学科的物理学家。利用由原子核内部的强相互作用和电磁相互作用决定的核共振频率，有可能建立一个高度精确的核钟，它将从根本上不同于所有其他基于电子壳层共振频率的原子钟。核钟将为物理学基本原理的高灵敏度测试提供机会，特别是在寻找违反爱因斯坦等效原理的情况和寻找标准模型之外的新粒子和相互作用方面。有人建议使用核钟来寻找电磁和强耦合常数的变化，并寻找暗物质。$^{229}$ Th核光学钟仍然是一个重大的挑战，鉴于目前的核跃迁频率的不确定性和自然线宽之间的巨大差距近17个数量级。近年来，实验研究取得了显著进展，本文将简要介绍。此外，将概述一个研究策略，以巩固我们目前的知识的基本$^{229\rm{m}}$ Th属性，以确定与激光光谱精度的核跃迁频率，实现不同类型的核钟，并将它们应用于与光学原子钟的精密频率比较，以测试基础物理。将讨论两种途径：激光冷却捕获的$^{229}$ Th离子，其允许在核-电子相互作用和最小系统频率偏移上进行完全控制的实验，以及Th掺杂的固体，其允许在高粒子数和不同电子环境下进行实验。
2020-12-16 nucl-ex physics.atom-ph physics.optics
