Imaging the evolution of an ultracold strontium Rydberg gas
用激光冷却的5s 2 1 S 0原子双光子激发产生超冷锶原子5s 48 s 1 S 0或5s 47 d 1D 2里德伯原子云。低轨道角动量（低-l）里德堡态云的自发演化向超冷中性等离子体观察到的成像共振光散射从核心离子，一种技术，提供了空间和时间分辨率。演化被观察到是更快的S-状态，显示各向同性的吸引力的相互作用，比D-状态，表现出各向异性，主要是排斥的相互作用。将原子浸没在稀释的超冷中性等离子体中加速了演化，并允许确定最初产生的里德伯原子的数量。
2012-11-14 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Coherent excitation of a $μ$Hz scale optical magnetic quadrupole transition
本研究实现了锶-88原子中μHz量级超窄磁四极跃迁的相干激发，测得其线宽并证实理论预测，确立了新的锶钟跃迁，为相关亚稳态在量子计算与模拟中的应用奠定基础。
2024-01-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental determination of the E2-M1 polarizability of the strontium clock transition
为了在低于$10^{-17}$的分数不确定度下操作光晶格时钟，在表征时钟跃迁的所得晶格光移位时，通常不仅必须考虑原子与晶格光场之间的电偶极（E1）相互作用，而且必须考虑高阶多极贡献，例如电四极（E2）和磁偶极（M1）相互作用。然而，对于锶的时钟态$(5s5p)\,{}^{3}\mathrm{P}_{0}$和$(5s^2)\,{}^{1}\mathrm{S}_{0}$的E2-M1极化率差，已经报道了强烈不相容的值[Ushijima等人，物理修订版信函121 263202（2018）; Porsev等人，物理修订版信函120，063204（2018）]。这在很大程度上排除了具有几个$10^{-18}$的不确定性的锶时钟的操作，因为所得到的晶格光位移校正在典型的陷阱深度处彼此偏离高达$1 \times 10^{-17}$。我们用我们的${}^{87}\mathrm{Sr}$晶格钟测量了E2-M1极化率差，并找到了$Δα_{\mathrm{qm}} = -987^{+174}_{-223} \; \mathrm{μHz}$的值。这一结果与Ushijima等人报道的值非常一致。
2022-10-26 physics.atom-ph
Optical magnetism and wavefront control by arrays of strontium atoms
通过分析电子跃迁的参数，我们展示了平面光晶格中的玻色子Sr原子如何被设计成具有光磁性和其他高阶电磁多极子，这些多极子可以用于入射光的波前控制。共振$λ\simeq 2.6μ$ m光的$^3D_1\rightarrow {^3}P_0$过渡介导的原子之间的合作相互作用，而原子被困在深亚波长光晶格。然后原子表现出集体激发本征模，例如，尽管单个原子与光的磁分量的耦合可以忽略不计，但在光频率下具有强的合作磁响应。我们提供了一个详细的计划，利用这种合作模式的电磁多极阵列组成的激励，形成一个原子惠更斯表面，与完整的$2π$相位控制的透射光，几乎没有反射，允许几乎任意的波前整形。在数值例子中，这是通过控制Sr的原子能级位移与非共振${^3P}_J\rightarrow {^3D}_1$转换，这导致在电偶极子和电四极或磁偶极子的阵列的同时激发。我们展示了波前工程的Sr阵列实现转向的入射光束和婴儿Skyrmion纹理的产生在透射光通过一个拓扑非平凡的过渡的高斯光束的庞加莱光束，其中包含所有可能的偏振在一个单一的横截面。
2022-08-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Radiative Transition Properties of Singly Charged Magnesium, Calcium, Strontium and Barium Ions
用相对论全阶多体方法计算了Mg $^+$、Ca $^+$、Sr $^+$和Ba $^+$的几个低激发态的电偶极振幅及其不确定度。结合实验波长和这些振幅，我们引用了上述离子的许多短寿命激发态的跃迁几率、振子强度和寿命。这些辐射特性的不确定性也被引用。我们还通过类似的计算给出了Ca $^+$、Sr $^+$和Ba $^+$离子亚稳态的电四极（E2）和磁偶极子（M1）振幅。利用这些计算的E_1、E_2和M_1矩阵元，我们估计了一些允许态和亚稳态的跃迁几率、振子强度和寿命。这些数量进一步比较与其他理论研究和文献中的实验数据提供的值。这些数据对于天体物理观测、实验室分析和上述碱土金属离子光谱性质的模拟将是非常有用的。
2020-09-29 physics.atom-ph
High-Power, Fiber-Laser-Based Source for Magic-Wavelength Trapping in Neutral-Atom Optical Clocks
我们提出了一个连续波，810 nm的瓦级功率激光器。我们的系统是基于差频产生的532 nm和1550 nm的光纤激光器，在一个单一的通过周期性极化的锂离子电池（PPLN）。我们测量了与超冷原子的非共振偶极俘获相一致的宽带光谱噪声和剩余强度噪声。考虑到光纤放大器的大带宽，输出可以针对一系列波长进行优化，包括813 nm的锶时钟魔术波长。此外，随着对更合适的非线性晶体的探索，我们相信有一种方法可以将这种原理验证设计扩展到许多瓦的功率，并且这种方法可以提供一种强大的，可安装在机架上的捕获激光器，用于未来的锶基光学时钟。
2021-05-23 physics.atom-ph
Tellurium Spectrometer for ${}^1\text{S}_0-{}^{1}\text{P}_1$ Transitions in Strontium and Other Alkaline-Earth Atoms
我们测量了碲-130在中性锶中461~nm ${}^1\text{S}_0-{}^{1}\text{P}_1$循环跃迁附近的光谱，锶是原子钟、量子信息和量子简并气体的常用元素。碲中缺乏超精细结构导致跃迁的光谱密度比碘中可用的低近50倍，使得碲用作激光频率参考具有挑战性。通过频率偏移锁定两个激光器，我们产生了大的频移需要跨越碲线和${}^1\text{S}_0-{}^1\text{P}_1$共振锶或其他碱土金属原子之间的差异。由此产生的激光器架构是长期频率稳定的，广泛可调谐的，并优化了可用的激光功率。该系统的多功能性表明，使用它来快速切换之间的任何锶同位素的磁光阱，并通过调整它的光谱与不同的碱土原子的热束。
2022-05-19 physics.atom-ph physics.ins-det
Isolated-core quadrupole excitation of highly excited autoionizing Rydberg states
在Sr $^+(N=5)$阈值附近研究了高角动量Sr原子高激发态的结构和光激发动力学。利用共振多光子孤立芯激发记录的光谱进行了分析与计算的基础上的配置相互作用与外部复杂的缩放，处理的相关运动的两个价电子的Sr的第一性原理。结果合理化与模型的基础上多通道量子亏损理论和电子相关微扰处理计算的跃迁偶极矩。总之，这两种方法表明，在光谱中观察到的大多数线产生于一个单一的光学活性状态的相互作用，耦合到初始状态的电偶极跃迁，与整个双激发里德堡系列。对于相同的初始和最终主量子数值，负责这种相互作用的长程电子相关出人意料地消失，这与高$l$ Rydberg电子的准氢性质有关。这种特殊情况，特别是消失的相互作用，令人惊讶地观察到了一个电分离的\emph{quadrupole}-具有与相邻电偶极跃迁类似强度的芯激发。
2023-01-16 physics.atom-ph
Recoil-free spectroscopy of neutral Sr atoms in the Lamb-Dicke regime
我们对一维光晶格中锶原子的${}^1S_0-{}^3P_1$跃迁进行了无反冲光谱研究。通过研究${}^1S_0$和${}^3P_1(m_J=0)$态的交流斯塔克位移与波长和偏振态的关系，确定了两态斯塔克位移重合的{ \it魔波长}。这种无斯塔克光晶格所提供的Lamb-Dicke限制使原子光谱的测量不受多普勒和反冲位移的影响。
2003-03-08 physics.atom-ph
State-Insensitive Trapping of Alkaline-Earth Atoms in a Nanofiber-Based Optical Dipole Trap
本文利用纳米拉锥光纤倏逝场和双魔波长方案，为锶-88实现约3 μK低阱深的态不敏感光学偶极阱，并经近表面高分辨率光谱验证435.827(25) nm附近的魔波长。
2023-10-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A Robust Strontium Tweezer Apparatus for Quantum Computing
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Center for Quantum Materials and Technologies Eindhoven (QT/e)（埃因霍温量子材料与技术中心）
本文展示了一种可随机加载5x5光镊阵列的鲁棒锶原子装置，通过定制设计实现灵活磁场控制和优异光学接入，为量子化学计算提供核心处理器。
2026-06-26 physics.atom-ph quant-ph
Significance of M2 and E3 transitions for $4p^54d^{N+1}$ and $4p^64d^{N-1}4f$ configuration metastable level lifetimes
在准相对论Hartree-Fock近似下，计算了$4p^54d^{N+1}$和$4p^64d^{N-1}4f$组态的磁四极和电八极跃迁以及磁偶极、电偶极和电四极辐射跃迁.从$Z=50$到$Z=92$的几个等电子序列研究了它们在确定亚稳能级辐射寿命中的意义。对类锶离子、类锆离子、类铼离子和类铑离子进行了较全面的研究。其余的等电子序列与地面配置$4d^{N}$（$N=1,3,5,7,8,10$）也进行了审查，虽然在较低的细节。研究了测定的总辐射寿命的系统趋势。从这些等电子序列的离子的亚稳能级的磁四极和电八极跃迁的重要性进行了研究和讨论。包含这样的过渡更高的多极秩序可以改变理论辐射寿命值的一些水平超过十倍。这些情况不可能事先确定，除非“进行详细的计算”。
2015-04-07 physics.atom-ph
Cavity-enhanced optical lattices for scaling neutral atom quantum technologies to higher qubit numbers
我们展示了一个基于腔的解决方案，以扩大实验与超冷原子在光晶格的数量级超过国家的最先进的自由空间晶格。我们的二维光晶格是由具有489（8）$μ$ m大模腰的功率增强腔产生的，并且允许我们通过每个腔轴仅使用80 mW的输入光来在60 $μ$ K的晶格深度处捕获超冷锶原子。我们使用高分辨率的时钟光谱表征这些晶格，并解决不同振动能级之间的载流子跃迁。有了这些光谱特征，我们局部测量晶格势包络和样品温度的空间分辨率仅限于成像系统的光学分辨率。测得的基态和陷阱寿命分别为18（3）s和59（2）s，晶格频率（深度）长期稳定在0.1MHz水平.我们的研究结果表明，大，深，稳定的二维腔增强晶格可以创建在任何波长，可用于扩大基于中性原子的量子模拟器，量子计算机，传感器和光晶格时钟。
2022-11-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optical pumping of ${\mathrm{5s4d} ^1\mathrm{D}_2}$ strontium atoms for laser cooling and imaging
提出一种利用448nm激光直接泵浦${\mathrm{5s4d} ^1\mathrm{D}_2}$态锶原子的快速重新泵浦方案，避免了慢衰变路径，使2D磁光阱通量提升60%，并测量了相关跃迁频率与同位素位移，有望提升冷锶原子器件的冷却与成像性能。
2024-02-23 physics.atom-ph
Loading Stark-decelerated molecules into electrostatic quadrupole traps
处于低场寻求量子态的中性极性分子束可以使用斯塔克减速器来减速，并且随后可以被加载并限制在静电四极阱中。阱装载过程的效率由在不损失分子和不加热的情况下将减速的分子包耦合到阱中的能力决定。我们讨论了固有的困难，以获得理想的陷阱加载，并描述和比较不同的陷阱加载策略。提出了一种新的“分裂端盖”四极阱设计，可以提高陷阱的加载效率。这是通过比较使用传统的和新的四极阱设计的OH自由基的捕获实验验证。
2009-11-03 physics.atom-ph
Multipolar Black Body Radiation Shifts for the Single Ion Clocks
评估投影的$10^{-18}$分数不确定度的光频标使用单电离离子，我们估计的黑体辐射（BBR）的位移，由于磁偶极子（M1）和电四极（E2）多极的磁场和电场，分别。多极标量极化率确定为单离子化的钙（Ca $^+$）和锶（Sr $^+$）离子使用相对论耦合簇的方法，虽然理论可以行使任何单离子时钟的建议。对于Ca $^+$，各个时钟转变的预期能量偏移被估计为$4.38(3) \times 10^{-4}$ Hz，对于Sr $^+$，估计为$9.50(7) \times 10^{-5}$ Hz。这些偏移足够大，并且可以是频率标准实现预见的$10^{-18}$精度目标的先决条件。
2011-08-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Lattice-induced non-adiabatic frequency shifts in optical lattice clocks
我们考虑了光晶格钟中的频移，它是由晶格中电子运动与原子运动的耦合引起的。对于最简单的3-D晶格的几何形状，这种耦合只影响时钟的基础上蓝失谐晶格。我们已经估计了在390 nm蓝失谐魔波长下工作的锶晶格时钟的这种位移的大小。由此产生的分数频移被认为是在$10^{-18}$的顺序，并在很大程度上被掩盖的电四极移。对于基于更复杂几何结构或其他原子系统的晶格时钟，这种偏移可能是时钟精度的限制因素。
2010-08-30 physics.atom-ph
Optical atomic clocks on all-optical atom chips
National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
本文研究基于全光原子芯片的锶原子光钟，利用魔术波长减小频移，可通过交流斯塔克位移补偿频移，仅用蓝失量倏逝光场即可运行，短期稳定度约10⁻¹⁶/秒，准确度约5×10⁻¹⁵。
2026-10-12 physics.atom-ph
Creation of a tweezer array for cold atoms utilizing a generative neural network
本研究利用生成神经网络结合空间光调制器生成光镊阵列，成功装载冷锶原子，并缩短控制时间、免去重复优化全息图，实现可调原子阵列的快速创建。
2024-07-19 physics.atom-ph physics.optics
Atomic determination of the nuclear quadrupole moment $\mathrm{Q}(^{209}{\rm Bi})$ using the multi-configuration Dirac-Hartree-Fock method
利用 Grasp2018 中的多组态 Dirac-Hartree-Fock 方法计算铋原子电场梯度，结合实验超精细常数提取 $^{209}$Bi 核四极矩为 -422(22) mb，并参与构建世界平均值 -420(17) mb。
2025-03-25 nucl-ex nucl-th physics.atom-ph
Robust control and optimal Rydberg states for neutral atom two-qubit gates
本研究利用量子最优控制技术，为中性原子平台设计了抗实验控制偏差的鲁棒CZ门，结合锶-88原子物理性质确定最优Rydberg态，在考虑Rydberg态有限寿命下实现了高Bell态保真度，有效降低近期量子计算设备的错误率。
2023-04-21 physics.atom-ph quant-ph
An ionic clock qubit inside a circular Rydberg atom
Universität Stuttgart（斯图加特大学）
该研究构建了双离子-里德堡系统，利用同一碱土原子的两个电子编码两个量子比特，实现了相干耦合与类莫尔默-瑟伦森门操作，为量子模拟和计量学提供了新途径。
2026-08-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Magnetic Confinement of an Ultracold Neutral Plasma
我们证明了磁约束的超冷中性等离子体（UCNP）在零的双锥尖，或四极磁场。最初，UCNP由于电子热压力而膨胀。当等离子体遇到更强的场时，膨胀减慢，密度分布随场而变化。UCNP电子在大部分等离子体上被强烈磁化，而离子磁化仅在边界处显著。观察表明，电子和离子主要被捕获的磁镜和双极电场分别。限制时间接近0.5毫秒，而非磁化等离子体在几十微秒的时间尺度上消散。
2020-10-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Laser cooling and qubit measurements on a forbidden transition in neutral Cs atoms
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；Infleqtion（因弗莱克申）
中性铯原子上禁戒跃迁的激光冷却与量子比特测量，通过3D冷却配置实现高保真度超精细能级分辨检测。
2026-01-28 physics.atom-ph quant-ph
Multipole transition amplitudes and radiative decay rates in neutral cadmium
该研究针对中性镉的禁戒电子跃迁，推导多极跃迁矩阵元解析表达式，结合组态相互作用与多体微扰理论计算多类跃迁贡献，得到激发态寿命等参数，验证了模拟精度，为镉相关精密光谱与冷碰撞研究提供基准。
2025-10-06 physics.atom-ph
Measuring the nuclear magnetic quadrupole moment of optically trapped ytterbium atoms in the metastable state
提出利用中性$^{173}$Yb原子$^3P_2$亚稳态测量核磁四极矩（MQM）的方案，结合激光冷却与俘获技术提供长自旋相干时间，并通过相对论计算证实原子电子产生的巨大磁场梯度能放大MQM效应，有望将MQM灵敏度提升一个数量级以上。
2023-10-25 physics.atom-ph
Magnetic confinement of neutral atoms based on patterned vortex distributions in superconducting disks and rings
我们提出并分析了由磁场脉冲序列在II型超导盘和环中产生的涡旋所产生的中性原子陷阱。我们计算了超导体中的超导电流分布和由涡旋产生的磁场。不同的模式的涡可以写由多才多艺的加载场序列。我们详细讨论了基于超导圆盘和超导环的四极阱、自给阱和环阱的产生过程。容易创建这些陷阱和低电流噪声的超导载流结构，使我们的方法有吸引力的设计原子芯片干涉仪和探针。
2012-01-14 cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Magic polarization for light shift cancellation in two-photon optical clocks
本文对双光子光学原子钟中探测激光的位移问题找到了一个简单的解决方法。我们证明了存在一个魔偏振，在这个魔偏振下，参与钟跃迁的两个原子态的光移是相同的。我们计算的微分极化率作为激光偏振的函数的双光子光学时钟的基础上中性钙和锶，估计这些时钟的魔偏振角，并确定在何种程度上可以抑制探测激光的光移位。我们发现，光位移和双光子激发率可以独立控制使用探测激光偏振。
2019-05-29 physics.atom-ph
Mid-circuit measurements on a single species neutral alkali atom quantum processor
本文通过搁置数据量子比特并非破坏性测量辅助量子比特，在中性原子阵列中实现了中途测量，结合动态解耦与微波重泵浦技术保持了高保真度，为重复量子纠错奠定了基础。
2023-10-09 physics.atom-ph quant-ph
$^{88}$Sr Reference Data
Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology（慕尼黑量子科学与技术中心）；Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学物理学院）
该研究提供了用于量子光学等领域的中性$^{88}$Sr的物理与光学性质参考数据，包含实验及理论值、转换方程、关键跃迁参数表格，为相关研究提供最新参考。
2026-08-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Engineering Zeeman-manifold quintets using state-dependent light shifts in neutral atoms
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯-齐曼物理研究所）；Institute for Theoretical Physics, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；QuSoft
通过状态依赖的光移在中性锶原子中工程化Zeeman- manifold五重态，实现高保真度的qudit操控。
2026-08-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Comparison of theory and experiment for radiative characteristics in neutral thulium
本研究通过傅里叶变换光谱测量中性铥发射谱线强度，并结合组态相互作用与多体微扰理论计算，验证其跃迁概率、朗德g因子、超精细结构常数及电四极矩。
2023-12-19 physics.atom-ph
Optical atomic clocks with suppressed black body radiation shift
我们研究了适用于自然抑制黑体辐射漂移的超精密原子光学钟的中性原子和离子。计算表明，对于所考虑的系统，时钟态的标量极化率至少在一个数量级上相互抵消。给出了频率、态的四极矩、时钟跃迁幅度和上时钟态的自然宽度的计算结果。
2014-09-02 physics.atom-ph
Optical nuclear electric resonance as single qubit gate for trapped neutral atoms
Graz University of Technology（格拉茨工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology（慕尼黑量子科学与技术中心）
本研究利用光学核电子共振技术，在$^{87}$Sr中实现快速稳健的单量子比特门，通过精确控制自旋跃迁提升量子存储器等技术的性能。
2025-12-03 physics.atom-ph quant-ph
Long-lived Bell states in an array of optical clock qubits
在光学时钟跃迁上产生长寿命纠缠是开启量子精密测量前景的关键要求。中性原子阵列构成了一个能够访问这种物理的量子平台，其中基于里德伯的相互作用可以在单独控制和解析的原子之间产生纠缠。为此，我们利用光镊提供的可编程状态准备以及3d光晶格的有效强限制来准备锶原子对在其运动基态的系综。我们通过绝热Rydberg敷料在光学时钟跃迁上设计全局单量子比特门和双量子比特纠缠门，从而能够以$\mathcal{F}= 92.8(2.0)$ %的保真度生成Bell态$|ψ\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}}\left(|gg\rangle + i|ee\rangle \right)$。对于量子精密测量的使用，这是进一步的关键，由此产生的纠缠是长寿的，我们发现，通过奇偶关联和纠缠和未纠缠的合奏之间的同时比较的相干性的贝尔状态的寿命为$τ_{bc} = 4.2(6)$ s。这样的贝尔状态对于增强可调谐性和带宽是有用的。利用光镊将数百个原子进一步重新排列成任意结构，将使多量子比特门和团簇态的产生成为可能，并将探索具有纠缠或有限范围相互作用隧穿子的横场伊辛模型和哈伯德模型。
2021-11-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Revisited nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments of polonium isotopes
本研究采用含相对论、高阶电子关联及量子电动力学效应的CCSDT(Q)计算方案，系统研究不确定性，得到大范围奇质量钋同位素核矩的优化值，验证了方法可靠性并指出潜在研究能级。
2023-11-01 nucl-th physics.atom-ph physics.chem-ph
Combined molecular dynamics and quantum trajectories simulation of laser-driven, collisional systems
我们引入了一个结合了分子动力学和量子轨道的程序来模拟近共振光场对碰撞系统中态矢量演化和粒子运动的影响。与无碰撞系统相比，在无碰撞系统中，具有自发发射的多能级激光驱动粒子的量子动力学可以用光学布洛赫方程（OBE）描述，在充分碰撞系统中，粒子速度在时间尺度上的变化与激光诱导的量子态动力学的变化相当。这些瞬时速度变化可以导致量子态的时间平均速度依赖性不同于OBE解决方案。我们使用这个多尺度代码来描述锶超冷中性等离子体中的激光冷却。通过模拟描述的重要现象包括通过快速改变速度的碰撞和冷却和非冷却方向的各向异性激光冷却之间的热化抑制电磁诱导的双折射。
2019-10-10 physics.atom-ph physics.plasm-ph
High-fidelity detection of large-scale atom arrays in an optical lattice
该研究利用排斥型西西弗斯冷却实现锶原子的高保真高存活成像，验证了大规模光晶格的可扩展探测能力，为光镊阵列的持续补充装载提供了可局域寻址的原子储层。
2024-07-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
On the prospects of building optical atomic clocks using Er I or Er III
本文研究了用中性双电离铒作高精度原子钟的可能性。在这两种情况下，窄的电四极时钟之间的地面和第一激发态的相同配置的过渡位于光学区。衰变宽度与跃迁能量的估计比值小于10 - 20。我们证明，这种转变是不敏感的黑体辐射，如果其他扰动也被认为是时钟的相对精度可能达到10（功率减18）或更好的水平。
2013-07-02 physics.atom-ph
Sr lattice clock at 1x10^{-16} fractional uncertainty by remote optical evaluation with a Ca clock
光学原子钟由于其高工作频率而保证了最高精度和准确度的计时。对这些时钟进行严格的评估需要对它们进行直接比较。我们已经实现了一个高性能的远程比较的光学时钟超过公里级的城市距离，这些光学标准的发展，传播和应用的关键一步。通过这种远程比较和适当设计的晶格限制的中性原子的时钟操作，我们评估的锶（Sr）光晶格时钟在1x 10 -16分数水平的不确定性，超过了目前最好的铯（Cs）的基本标准的评估。我们还报道了在自旋极化的费米子样品中观察到的密度依赖效应，并讨论了黑体辐射引起的频率偏移的电流限制效应。
2008-03-28 physics.atom-ph physics.gen-ph
Delivering pulsed and phase stable light to atoms of an optical clock
在光学时钟中，离子或中性原子的跃迁是使用脉冲超窄激光场来询问的。在测量过程中，激光器的系统相位啁啾或光程长度的变化会导致被询问原子所看到的频率偏移。虽然连续光链路的稳定化现在是一种即使在长距离上也很成熟的技术，但是脉冲光的相位稳定链路造成了额外的困难，并且迄今为止还没有得到证明。除了实验室可能的温度或压力漂移（这可能通过稳定地改变光路长度而导致多普勒频移）之外，时钟激光的脉冲需要稳定锁的短稳定时间。我们的光学路径长度稳定使用来自镜子的逆反射光，该镜子在黑暗时间期间相对于被询问的原子和合成信号是固定的。长度变化和频率啁啾由开关AOM补偿。对于我们的锶光晶格时钟，我们已经确保由包括脉冲声光调制器的光纤链路引入的移位低于$2\cdot 10^{-17}$。
2012-02-10 physics.atom-ph physics.optics
Observation of quantum capture in an ion-molecule reaction
1954年，Vogt和Wannier（Phys. Rev. 95，1190）预测，当碰撞能量接近零时，离子对可极化中性原子或分子的俘获率应该比经典朗之万俘获率增加两倍。这一预测尚未得到实验验证。H $_2^+$ + H $_2$反应非常适合观察这种效应，因为小的约化质量使得与s波散射相关的量子效应在比其他系统更高的碰撞能量下可观察到。此外，这种无势垒，强放热反应的反应速率遵循经典的朗之万捕获模型下降到冷碰撞条件（约$k_\mathrm{B} \cdot~1\,\mathrm{K}$），不受短程相互作用。在此温度以下，观察到H $_2^+$和基态邻位H $_2$（$J=1$）之间的电荷-四极相互作用导致的反应速率的强烈增强。在这里，我们提出了一个实验研究的反应H $_2^+$和对位H $_2$（$J=0$），它没有偶极子和四极矩，在碰撞能量低于$k_\mathrm{B}\cdot 1\,\mathrm{K}$。我们观察到的增强在最低的碰撞能量，这是由于量子增强预测Vogt和Wannier。HD $^+$与HD反应的测量支持这一结论。
2022-11-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
Two-body neutral Coulomb system in a magnetic field at rest: from Hydrogen atom to positronium
本文构造了一个简单的局部精确的无节点波函数的一致近似，它适用于在恒定均匀磁场中静止的两个不同质量的库仑荷$(-q,m_1)$和$(q,m_2)$组成的{ \it中性}系统，分别为正宇称态${(1s_0)}$和负宇称态${(2p_0)}$.它表明，通过保持一个机构的质量和电荷固定，所有的系统与不同的第二个身体质量的相关。这使得人们可以把第二个物体看作是无限大的，并把这样一个系统当作基本的。详细考虑了三个物理系统：氢原子与（in）-100质量质子（氘核，triton）和正电子素原子$(-e,e)$。我们推导出Riccati-Bloch和广义Bloch方程，分别描述了小距离和大距离的域。基于波函数对数的小距离和大距离行为的插值，提出了一种紧致的10参数函数。作为变分试验函数，其提供不少于6个有效数字（s.d.）的准确度。（相对偏差中的$\lesssim 10^{-6}$），用于所考虑的磁场$[0\,,\,10^4]$ a.u.且不小于3s.d。对于四极矩$Q_{zz}$。为了获得参考点，使用具有16 K网格点的拉格朗日网格法，以获得从10到6 s.d.从小磁场到大磁场的能量。本文从Riccati-Bloch方程出发，计算了能量的前100个有理数形式的微扰系数，并用Padé-Borel求和法求出了能量不小于10 s. d.在磁场$\leq 1$ \，a.u.
2022-04-18 astro-ph.HE math-ph math.MP
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
Frequency ratio of Yb and Sr clocks with $5 \times 10^{-17}$ uncertainty at 150 s averaging time
原子和离子的跃迁频率是自然界中最精确的量之一，除了卫星导航系统等广泛应用外，还通过测试物理学基本定律在推动科学前沿方面发挥着重要作用。基于光学跃迁的原子钟接近$10^{-18}$的不确定度，其中全频率描述远远超出SI秒的范围。另一方面，这种超级时钟的频率比不受此限制。因此，他们可以验证超级时钟集合的一致性和整体精度，这是重新定义秒的重要一步。然而，根据迄今为止报道的这种频率比的测量稳定性，对$1 \times 10^{-18}$不确定性的确认将需要多个月的平均时间$τ$。本文报道了一种改进了$4 \times 10^{-16} (τ/s)^{-1/2}$稳定度的中性镱锶钟频率比的测量。通过光晶格时钟的高稳定性询问数百个原子，这标志着所需的平均时间比以前的创纪录的实验减少了90倍，该实验确定了Al+和Hg+单离子时钟与$5.2 \times 10^{-17}$的不确定性之比。对于Yb/Sr比值，我们发现R = 1.207 507 039 343 337 749（55），分数不确定度为$4.6 \times 10^{-17}$。
2016-01-18 physics.atom-ph
Hyperfine structure of $^{173}\mathrm{Yb}^+$: toward resolving the $^{173}\mathrm{Yb}$ nuclear octupole moment puzzle
原子能级的超精细结构（HFS）是由于原子电子与核多极矩（包括磁偶极子、电四极矩和更高秩矩）的层次相互作用而产生的。最近，据报道，通过中性${}^{173}\mathrm{Yb}$的HFS测量确定了$^{173}\mathrm{Yb}$核的磁八极矩[PRA 87，012512（2013）]，并且比核理论预测大四个数量级。考虑到光谱提取值和核理论之间的实质性差异，在这里，我们建议使用一个替代系统来解决这种张力，一个相同$^{173}\mathrm{Yb}$同位素的单电荷离子。利用大量的工具，围绕$\mathrm{Yb}^+$开发的量子信息应用程序，我们建议提取核八极和十六极矩测量超精细分裂在极长寿命的第一激发态（$4f^{13}(^2\!F^{o})6s^2$，$J=7/2$）的$^{173}\mathrm{Yb}^+$。我们提出的原子结构计算结果，以支持建议的测量。
2020-07-16 nucl-th physics.atom-ph
Improved limits on the coupling of ultralight bosonic dark matter to photons from optical atomic clock comparisons
基于镱离子与锶原子光学钟的长期频率比对测量，本文约束了精细结构常数的振荡，将超轻玻色子暗物质与光子的标量耦合限制改进了一个数量级以上，并提升了精细结构常数时间漂移及其引力耦合的限制。
2023-01-09 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
The Space Optical Clocks Project: Development of high-performance transportable and breadboard optical clocks and advanced subsystems
超精密光学钟在太空中的应用主时钟将在基础物理学（检验爱因斯坦的广义相对论、通过与遥远的地球时钟进行比较的时间和频率计量学）、地球物理学（绘制地球引力势图）和天文学（为空间无线电测距和干涉测量提供本地振荡器）等领域有一系列新的应用。在欧空局的ELIPS-3方案内，“空间光学钟”项目的目标是在本十年末在国际空间站上安装和运行一个光晶格钟，作为ACES任务的自然后续行动，将其性能提高至少一个数量级。有效载荷计划包括一个光晶格时钟，以及一个频率梳、一个微波链路和一个光链路，用于将国际空间站时钟与位于几个国家和大陆的地面时钟进行比较。EU-FP 7-SPACE-2010-1项目编号263500（SOC 2）（2011-2015）是迈向空间光学时钟的必要一步，其目标是两个“工程置信度”、精确的可移动点阵光学时钟演示器，其在1 s积分时间下的相对频率不稳定度低于1 \times 10^-15，相对不准确度低于5 \times 10^-17。这一目标性能在不稳定性和不准确性方面分别比当今最好的可移动时钟好约2和1个数量级。这些设备将基于被捕获的中性镱和锶原子。其中一个设备将是试验板。这两个系统将在实验室环境中进行验证，其性能将通过与实验室光学时钟和主频率标准进行比较来确定。在本文中，我们介绍了该项目和第一年取得的成果。
2012-06-17 gr-qc physics.atom-ph quant-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
