Synchronization and estimation of gravity-induced time difference for quantum clocks
最近有报道[ \textit{PNAS} \textbf{114}，2303（2017）]，在时间的操作定义下，量子钟将通过引力效应纠缠。在这里，我们研究另一种情况：时钟具有不同的质量和能隙，这将通过引力相互作用产生时间差。讨论了引力时间差的量子钟同步方案。我们说明了量子时钟同步方案中测量概率的稳定性是如何受到时钟本身引起的引力相互作用的影响。发现时钟同步的精度依赖于时钟的能隙，量子精密测量精度的提高实际上是纠缠产生的一个指标。我们还提出了时间差的量子增强估计，发现量子费舍尔信息对时钟之间的距离非常敏感。
2019-11-13 gr-qc quant-ph
A lab-based test of the gravitational redshift with a miniature clock network
利用5个原子系综阵列的差分时钟比对在实验室盲测引力红移，测得1厘米高度差内的频率梯度与预期一致，展现了光学原子钟在相对论测量及多领域应用的潜力。
2023-07-26 gr-qc 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
Gravitational Redshift Tests with Atomic Clocks and Atom Interferometers
原子干涉实验可以通过原子的内能分裂来探测引力红移，从而直接检验不同时空点上物质能量与引力耦合的普适性。通过包括可能违反的等效原理在一个完全量子化的治疗的所有自由度，我们的特点是如何产生的引力红移违规的灵敏度在原子钟和原子干涉仪，以及其潜在的局限性。具体而言，我们表明：（一）对俘获势的贡献超过了线性序，导致俘获原子钟具有这样的灵敏度。（二）虽然布拉格型干涉仪，即使是叠加的内部状态，与状态无关，线性相互作用势是在第一次不敏感的引力红移测试，修改后的配置，例如通过重新启动原子，可以模仿这样的测试测试在某些条件下。（三）制导原子干涉仪可与原子钟相媲美。（iv.）内部跃迁导致依赖于状态的相互作用势，通过这种相互作用势，光脉冲原子干涉仪可以变得对引力红移破坏敏感。
2021-11-17 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Emergence of Gravitational Potential and Time Dilation from Non-interacting Systems Coupled to a Global Quantum Clock
本研究在Page-Wootters框架中将时间视为量子自由度，通过Wheeler-DeWitt型约束耦合质能与坐标时间，自然涌现出引力时间膨胀和牛顿引力势，并揭示重整化特征及叠加态粒子的量子修正。
2025-10-16 gr-qc quant-ph
Quantum and classical effects in a light-clock falling in Schwarzschild geometry
量子理论和相对论提供了不同的时间概念。为了探索它们之间的冲突，我们研究了通常用于说明相对论时间膨胀的光钟的量子版本。这个半经典模型结合了两种理论的元素。我们表明，高斯态的光场的时钟时间是独立的初始状态。我们计算了两个这样的钟之间的差异，当一个被保持在引力场中，另一个被放置在一定的距离。将我们的结果与广义相对论中的点状观察者以及经典光钟的情况进行对比，我们发现了定量和定性的差异。我们发现，两个时钟之间的差异的量子贡献增加的重力场强度，并导致在一个最小的分辨率下降的时钟（不同于量子不确定性在其测量）。
2019-09-03 gr-qc quant-ph
Atom Interferometers and the Gravitational Redshift
根据等效原理，爱因斯坦预言时钟在引力场中会变慢。由于广义相对论是建立在等效原理的基础上的，因此必须准确地检验这个预言。Muller、Peters和Chu声称，对十年前原子干涉仪实验的重新解释导致了在康普顿频率下对这种引力红移效应的敏感测试。Wolf等人对这一说法提出了异议，并提出了反对的论据。在这篇文章中，我们将这些论据提炼成一个基本的反对意见：原子不是一个以康普顿频率滴答作响的时钟。我们的结论是，原子干涉测量实验进行了日期不产生这样的引力红移敏感的测试。最后，我们提出了一个新的干涉实验来测量引力红移，这实现了经典时钟“悖论”的量子版本。
2011-05-16 gr-qc quant-ph
Optical Clocks in Space
近年来，光学钟的性能有了很大的进步，在不久的将来，精度和不稳定度有望达到1/10^18。空间光学钟的运行提供了新的科学和技术机会。特别是，一颗包含光学钟集合的地球轨道卫星将允许精确测量引力红移，提高导航精度，通过相对论大地测量绘制地球引力势图，以及地面时钟之间的比较。
2006-08-17 gr-qc quant-ph
Rigorous Comparison of Gravimetry Employing Atom Interferometers and the Measurement of Gravitational Time Dilation
我们提出了一个严格的引力和明确的答案，在否定的问题，是否重力与原子干涉仪是等价的测量的相对引力时间膨胀的两个时钟在空间中分离。虽然物质和光波，量子态和振荡器时钟通过普朗克-爱因斯坦-德布罗意关系和等效原理是量子同义词，但在引力理论的测试背景下存在关键差异。
2011-06-30 gr-qc quant-ph
Quantum time dilation in a gravitational field
本文研究量子叠加原理对引力时间膨胀的影响，通过处于位置叠加态的两能级原子，揭示其自发辐射速率与经典混合态原子不同，从而产生量子引力时间膨胀效应，并证明该效应可通过原子内能分数频率移动被当前原子钟观测到。
2024-05-03 gr-qc quant-ph
Gravitational redshift in quantum-clock interferometry
产生经历不同相对论效应的量子系统的离域相干叠加是未来在引力和量子力学界面研究的重要里程碑。这可以通过生成量子时钟的叠加来实现，这些量子时钟遵循具有不同引力时间膨胀的路径，并研究它们最终重新组合时对干涉信号的影响。利用光学原子钟中的元素进行光脉冲原子干涉测量是一种很有前途的候选方法，但存在重大挑战，包括对均匀场中的引力红移不敏感。所有这些困难都可以克服与这里提出的一种新的方案，这是基于初始化的时钟时，空间上分离的叠加已经产生，并执行一个双差分测量的差分相移之间的两个内部状态进行比较，为不同的初始化时间。这可以用来测试引力红移的普遍性与离域相干叠加的量子时钟，它被认为是可行的实验实施与新一代的10米原子喷泉，将很快成为可用。有趣的是，该方法还提供了基于制导干涉测量或混合配置的更紧凑的设置的显着优势。此外，为了提供一个坚实的基础，分析各种干涉方案和效果，可以测量与他们，一般形式主义的相对论性描述弯曲时空中的原子干涉。它可以处理自由下落的原子，也包括外力和引导势的影响，可以应用于非常广泛的情况。
2018-10-15 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Unified laboratory-frame analysis of atomic gravitational-wave sensors
本研究分析了原子钟和原子干涉仪在重力波下的响应机制，提出通过复合探测协议提升其灵敏度。
2025-12-17 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Gravitational time dilation as a resource in quantum sensing
原子钟干涉仪是检验量子理论和引力之间接口的一种有价值的工具，特别是通过测量量子区域中的引力时间膨胀。在这里，我们研究引力时间膨胀是否也可以作为量子信息理论中的一种资源。特别是，我们表明，对于一个自由落体干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪，重力时间膨胀可能会提高精度，在很长的干涉时间估计的重力加速度。为此，干涉测量应在路径和时钟自由度上进行。
2023-02-22 gr-qc quant-ph
Crossed products and quantum reference frames: on the observer-dependence of gravitational entropy
本文利用视角中性QRF形式研究引力熵的观察者依赖性，将交叉积构造推广到任意多个可能简并且与场纠缠的时钟，并在半经典与反半经典区域中给出熵修正及四个明确例子。
2025-07-08 gr-qc hep-th quant-ph
Fundamental bound for time measurements and minimum uncertainty clocks
我们提出了一个简单的论点，导致一个基本的最小不确定性的确定时间。它只依赖于引力场中的不确定原理和时间膨胀。这意味着任何测量时间的尝试都将具有基本的不确定性。简要概述了影响。
2020-06-15 gr-qc quant-ph
Internal clock formulation of quantum mechanics
目前工作的基本原则是假设宇宙中缺乏外部和固定的时间。这一假设在广义相对论中得到了最好的体现，它用受动力学影响的引力场取代了固定的时空结构。缺乏时间并不意味着缺乏进化，而是把内部时钟的作用带到了最前沿，内部时钟是一些很大程度上任意的内部自由度，关于这些自由度，可以描述无时间系统的进化。我们认真对待这个想法，并试图理解当固定的外部时间被任意的内部时钟取代时，它对量子力学意味着什么。我们把这个问题放在一个坚实的、数学上严格的框架中。我们发现，一个无时间系统的量子态的动力学解释依赖于所采用的内部时钟。特别是，我们发现，连续谱的著名的动态观测像一个自由粒子的位置在实数线可能会变成离散的，如果在不寻常的时钟测量。我们讨论了我们的结果的意义，试图在全球引力自由度的量子化。
2017-09-18 gr-qc quant-ph
Scalar Gravitational Aharonov-Bohm Effect: Generalization of the Gravitational Redshift
本文将原子钟视为二能级系统，结合质能等价原理，预测偏心轨道原子钟会出现与平均引力红移对应的恒定频移及由时变引力势引起的调制边带，从而推广引力红移并揭示标量引力阿哈罗诺夫-玻姆效应。
2024-08-26 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
On Wigner's clock and the detectability of spacetime foam with gravitational-wave interferometers
最近的一篇论文（gr-qc/9909017）批评了我们对时空泡沫结构的研究。它的作者认为，量子钟在gedanken计时实验中的位置的量子不确定性极限，由维格纳获得并由我们使用，是基于不切实际的假设。在这里，我们指出他们的论点中的一些缺陷。我们还讨论了他们的其他评论以及与我们的工作有关的其他一些问题，包括与全息原理的简单联系。我们认为，没有理由改变我们对时空泡沫可探测性的谨慎乐观态度，因为现代引力波干涉仪（如LIGO/VIRGO和LISA）将在未来得到改进。
2000-03-28 astro-ph gr-qc hep-th
Detectability of post-Newtonian classical and quantum gravity via quantum clock interferometry
Nagoya University（名古屋大学）
本文提出利用量子钟干涉仪探测后牛顿引力对量子系统影响，探讨其是否能产生引力诱导纠缠，且方案对牛顿引力不敏感但对框架拖拽效应敏感。
2026-06-26 gr-qc quant-ph
Atom-interferometric test of the universality of gravitational redshift and free fall
光脉冲原子干涉仪构成了强大的惯性力量子传感器。它们是基于离域空间叠加和内部跃迁的组合，直接将它们与原子钟联系起来。由于经典的引力红移测试是基于两个时钟在引力下定位在不同位置的比较，这是有希望的探索是否上述干涉仪构成一个有竞争力的替代测试广义相对论。在这里，我们提出了一个特定的几何形状，连同状态转换导致一个计划，是同时敏感的违反自由降落和引力红移的普遍性，广义相对论的两个前提。所提出的干涉仪不依赖于内部状态的叠加，而仅仅依赖于它们之间的跃迁，因此概括了物理原子钟和量子时钟干涉测量的概念。一个实验性的实现似乎是可行的，在国家的最先进的设施已经证明了技术。
2020-11-17 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Gravitational wave detection with optical lattice atomic clocks
我们提出了一个天基引力波探测器，由两个空间分离，无阻力的卫星共享超稳定的光学激光在一个单一的基线。每颗卫星都有一个光晶格原子钟，作为共享激光本地频率的灵敏窄带探测器。卫星之间的同步两个时钟比较将对入射引力波（GW）引起的有效多普勒频移敏感，与其他拟议的天基GW探测器相比具有竞争力，同时提供互补功能。探测到的信号是由于卫星的相对速度引起的共享激光的差分频移，并且可以通过应用于原子内部状态的控制序列来调谐探测窗口。该方案使得能够从连续的、光谱窄的源（例如紧凑的二元螺旋）检测GW，频率范围从~3 mHz - 10 Hz而不损失灵敏度，从而弥合天基和地面光学干涉GW检测器之间的检测差距。我们提出的GW探测器只使用两颗卫星，与光学干涉探测器集成兼容，只需要对现有的地面时钟和激光技术进行实际改进。
2016-12-28 astro-ph.IM gr-qc physics.atom-ph
Testing the Gravitational Redshift with Atomic Gravimeters?
原子干涉仪可以测量自由下落的原子相对于静止在地球表面的实验平台的加速度。这种实验被用来通过比较原子的加速度与经典的自由落体的加速度来测试自由降落的普遍性。在最近的一篇论文中，Müller，Peters和Chu [Nature { \bf 463}，926-929（2010）]认为原子干涉仪也提供了一个非常精确的引力红移测试（或时钟频率的普遍性）。考虑到原子是一个时钟，工作在与静止质量相关的康普顿频率上，他们声称干涉仪测量了在不同引力势值下干涉仪两条路径上原子钟之间的引力红移。本文在广义相对论和其他不同理论的框架内分析了这一主张，并得出结论，认为用原子干涉仪测试康普顿频率下的引力红移是不合理的。目前的工作是我们广泛的论文[沃尔夫等人，arXiv：1012.1194，类。定量重力28，145017，（2011）]，读者可参考该文献了解更多细节。
2011-06-17 gr-qc quant-ph
Enhanced Precision in Entangled Quantum Clocks with Phase Estimation Algorithm
Chonnam National University（全南国立大学）
本文提出一种结合量子相位估计算法的增强型纠缠量子钟协议，通过高纠缠多钟态直接估计未知相位的 proper-time 差异，突破标准投影噪声限制，扩展了原始 EQC 框架。
2026-09-18 gr-qc quant-ph
Gravitational time dilation in quantum clock interferometry with entangled multi-photon states and quantum memories
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；ZARM, Unversität Bremen（不来梅大学ZARM中心）；Vienna Center for Quantum Science and Technology, Atominstitut, TU Wien（维也纳量子科学与技术中心，原子物理研究所，维也纳工业大学）
本研究通过量子记忆和纠缠多光子态实现引力时间膨胀驱动的量子钟干涉测量，展示固有时依赖相位的放大效应，为观察引力时间膨胀诱导的纠缠动态提供实验条件。
2026-01-05 quant-ph
Entanglement of quantum clocks through gravity
在广义相对论中，时空图像为每一条世界线指定了一个理想时钟。在理想状态下，由于这些时钟的引力效应被忽略，并且根据一个时钟的时间流不会受到附近世界线上时钟的影响。然而，如果时间是从操作的角度来定义的，它是遵循广义相对论和量子力学原理的物理时钟的指针位置，那么这样的图景至多是一种方便的虚构。具体地说，我们表明，广义相对论质能等价意味着时钟之间的引力相互作用，而能量本征态的量子力学叠加导致一个非固定的度量背景。仅基于这两个原则在这种情况下成立的假设，我们证明了时钟必然会通过时间膨胀效应纠缠在一起，最终导致单个时钟的相干性丧失。因此，由单个时钟测量的时间并没有被很好地定义。然而，广义相对论的时间概念在经典的时钟极限中得到了恢复。
2017-03-08 quant-ph
Equivalence Principle and Gravitational Redshift
我们研究了在引力标准模型扩展中违反爱因斯坦等效原理的广义相对论的领先阶偏差。我们证明了基于物质波和时钟比较的红移实验是等价的。考虑扭秤测试，以及物质波，微波，光学和穆斯堡尔钟测试，在$10^{-6}$水平上产生对违反自旋独立爱因斯坦等效原理的标准模型扩展项的全面限制。
2011-04-07 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Unitarity and quantum resolution of gravitational singularities
我们探讨了要求引力的量子理论是幺正的后果，主要集中在简单的宇宙学模型来说明要点。我们表明，在有限时间遇到经典奇点的时钟的么正性意味着量子奇点分辨率，但对于在有限时间遇到未来无穷大的时钟，导致量子的时间流逝。然后我们发现，我们的出发点--假设广义相对论的广义协方差--实际上与广义量子幺正性不相容：量子引力中的奇点解析总是可以通过选择正确的时钟来设计，或者通过使用不同的时钟来避免。
2022-07-06 gr-qc hep-th quant-ph
Geometry and proper time of a relativistic quantum clock
针对量子时钟时间描述缺乏几何性的问题，提出将量子自由度纳入修正黎曼几何的路径长度微扰框架，并预言 Schwarzschild 时空中与 Compton 波长和波包尺度之比相关的可检验引力时间膨胀修正。
2024-10-10 gr-qc quant-ph
Interference of Clocks: A Quantum Twin Paradox
本文提出量子时钟干涉仪，证明闭合光脉冲干涉仪不受引力时间膨胀影响，但能实现量子孪生子悖论，并设计实验隔离该效应。
2023-06-23 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Non-inertial quantum clock frames lead to non-Hermitian dynamics
时间的操作方法是相对论理论的基石，正如真时间的概念所证明的那样。然而，在标准量子力学中，时间是一个外部参数。最近，许多人试图将真时的概念扩展到关系框架内的量子力学。在这里，我们使用类似的想法结合相对论质能等效来研究加速的大质量量子粒子与内部时钟系统。我们表明，从粒子的内部时钟的角度来看，随之而来的演变是非厄米。这个结果并不依赖于时钟的具体实现。作为一个特殊的结果，我们证明了两个引力相互作用粒子的有效哈密顿量是非厄米的角度的时钟的任何一个粒子。
2022-11-23 gr-qc quant-ph
Resolving the gravitational redshift within a millimeter atomic sample
爱因斯坦的广义相对论指出，不同引力势下的时钟以不同的速率滴答--这种效应被称为引力红移。作为空间和时间的基本探测器，原子钟长期以来一直在30厘米到数千公里的距离尺度上测试这一预测。最终，一旦钟对弯曲时空中振荡的量子物体的有限波函数变得敏感，它们将研究广义相对论和量子力学的结合。朝向这个政权，我们测量的线性频率梯度一致的引力红移在一个单一的毫米尺度的超冷锶样品。我们的结果是通过将分数频率测量不确定性提高10倍以上，现在达到7.6 $\times 10^{-21}$。这预示着一种新的时钟运行机制，需要对引力摄动进行样本内校正。
2021-09-24 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Atomic clock interferometry using optical tweezers
本文提出利用光镊实现时钟干涉测量，通过绝热分裂与修正 Ramsey 序列获得对引力时间膨胀的线性灵敏度，并证明该方案在当前技术下可行，可用于检验引力红移对量子相干性的影响。
2024-08-23 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.atom-ph
Quantum complementarity of clocks in the context of general relativity
时钟在广义相对论和量子力学的交界处扮演着特殊的角色。我们分析了一个时钟干涉思想实验，并从理论上推导和实验上检验了引力时滞背景下量子时钟的互补关系。我们详细研究了这种关系，并讨论了它的应用到各种类型的量子钟。
2018-02-26 quant-ph
Quantum mechanics, matter waves, and moving clocks
本文分为三个部分。在第一部分（第一节），我们证明了所有的量子力学都可以从一个基本性质推导出来，即物质波包的传播是由同样的引力和运动学时间膨胀来描述的，这一膨胀适用于时钟。我们将分几个步骤来完成，首先推导出弱引力势中无自旋的非相对论性粒子的薛定谔方程，最后推导出弯曲时空中描述强引力中有自旋的相对论性粒子传播的狄拉克方程。在第二部分（第2-4节），我们将介绍上述量子力学的有趣结果：有可能使用波包作为时钟的参考，以检验广义相对论，并在重新定义国际单位制的基础上实现质量标准，其中普朗克常量将被赋予一个固定值。该时钟的绝对精度达到了十亿分之四（ppb）。实验得到了精确度为2.0ppb的精细结构常数$α= 7.297\,352\,589(15) \times 10^{-3}$。我们提出的改进已将主要系统误差降低了约8倍，并在6小时积分时间内将统计不确定度提高到0.33 ppb，参见$α$。在第三部分（第5-7节），我们介绍了未来可能的原子干涉测量实验：引力阿哈罗诺夫-玻姆实验及其在测量牛顿引力常量、反物质干涉测量、带电粒子干涉测量和空间干涉测量中的应用。我们将在适当的时候对以前发表的材料进行回顾，但将重点关注以前没有发表过的新方面。
2013-12-23 gr-qc 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
Non-linear equation of motion for Page-Wootters mechanism with interaction and quasi-ideal clocks
在量子理论中，时间概念的研究有很多，其中Page-Wootters机制在最近几年引起了人们的广泛关注。最初，这样的机制探索了一个静止的二分非相互作用的全球系统，即，一个感兴趣的系统与一个辅助时钟一起，以确定时间上的演化如何能够作为量子粒子的运动方程出现，该量子粒子以时钟状态的测量为条件。在提出开创性的建议之后，人们考虑了它的许多变体，并阐明了该机制的不同方面。我们对这些调查的贡献是，我们分析了这样一个永恒的方法，量子理论，但推导出一个运动方程的混合态系统，根据其引力诱导的相互作用与非理想的量子时钟。所考虑的相互作用被认为是描述引力退相干机制，并且时钟模型是最近提出的准理想时钟，即，一个构造为近似时间-能量正则对易关系。由于我们的考虑，我们得到了一个运动方程，这是非线性的性质，依赖于系统的初始条件。
2021-07-23 quant-ph
Non-local mass superpositions and optical clock interferometry in atomic ensemble quantum networks
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学和量子信息研究所）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；JILA, NIST and Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学JILA、美国国家标准与技术研究院及物理系）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado（科罗拉多大学量子物质理论中心）
本文提出基于纠缠原子系综的可编程量子传感网络，利用光钟量子比特模拟质量叠加，实现非局域拉姆齐干涉仪，以探测引力红移并检验量子力学与引力的交汇。
2026-09-22 gr-qc physics.atom-ph quant-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
Gravitational Redshift, Equivalence Principle, and Matter Waves
我们回顾了引力红移的物质波和时钟比较试验。为了阐明它们之间的关系测试的普遍性自由降落（UFF），我们定义的情况下，其中红移违反耦合违反UFF（“II型”），或独立的UFF违反（“III型”），分别。时钟比较和原子干涉仪对第二类情景中的类似效应和第三类情景中的完全相同的效应敏感，尽管第三类违规行为仍然没有受到很好的约束。最后，我们描述了“测地探险家”，一个概念性的星载原子干涉仪，将测试引力红移的精度5个数量级优于目前的地球红移实验的第二类方案和12个数量级更好的第三类。
2010-09-13 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
On the detectability of quantum spacetime foam with gravitational-wave interferometers
我们讨论了Amelino-Camelia等人最近提出的一个挑衅性的建议，即经典时空可能在比普朗克长度大许多数量级的距离尺度上分解成"量子泡沫“，从而导致可以使用大型引力波干涉仪检测到的效应。这一建议是基于量子不确定性的限制所获得的维格纳使用量子时钟在gedanken计时实验。然而，维格纳的极限是基于两个不切实际和不必要的假设：时钟是自由移动的，它不与环境相互作用。去除这些假设中的任何一个都会使不确定性极限无效，并消除了Amelino-Camelia建议的基础。
1999-09-05 cond-mat gr-qc hep-ph
Quantum Test of the Local Position Invariance with Internal Clock Interferometry
当前测试本地位置不变性（LPI）的尝试将不同的时钟转换速率与经典交换信号进行比较。我们提出了一个实验方案，用于LPI的量子测试：一个内部的原子钟干涉仪包括两个干涉时钟在一个原子。我们将原子置于两个时钟态和一个基态的叠加态中，原子沿着两个量子时钟振荡相干演化成稳定的内部Ramsey干涉图样。具有共享基态的干涉图样显示可见度调制，这可以解释为单个时钟振荡的跳动和互补性的直接结果。当干涉仪经历不同的引力势时，LPI预测两个时钟滴答速率将成比例地改变，而量子互补性表明可见度调制应该相应地改变。这种变化对于可见度调制的第一周期被认为是不重要的，但是可以被叠加直到系统相干时间的极限。由于不涉及分裂或重组，系统相干时间可以与陷阱寿命或时钟状态寿命一样长。观察可见度调制所需的分辨率在最先进的光学钟灵敏度的范围内。这个实验方案在不同的场景下都是可行的，静止或有速度，并可能为研究时间的量子效应和广义相对论提供新的思路。
2023-01-26 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Collinear Three-Photon Excitation of a Strongly Forbidden Optical Clock Transition
本文针对玻色子锶同位素中强禁戒的${{^1\rm{S}_0}\text{-}{^3\rm{P}_0}}$钟跃迁，提出弱磁场下共线三光子激发方法，实现相干激发并观测到高频率拉比振荡，为降低原子钟系统误差及下一代量子传感器应用奠定基础。
2025-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Exploring the dynamical interplay between mass-energy equivalence, interactions and entanglement in an optical lattice clock
本文提出在光学晶格钟中使用自旋相干和纠缠态探测质能等价效应的协议，设计了利用额外核自旋态的修饰协议来区分引力红移和二阶多普勒频移，并揭示了光子介导相互作用与引力红移间的动力学相互作用能引发纠缠生成与频率同步，同步时间可作为度量增益的代理。
2025-03-03 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.atom-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
Gravitational and Relativistic Deflection of X-Ray Superradiance
在量子系统中探索爱因斯坦的相对论，例如使用高速运行的原子钟，可以加深我们的物理学知识。然而，在寻找新的方法来探测引力和狭义相对论的影响以及它们在光-物质相互作用中的作用方面仍然存在许多挑战。在这里，我们介绍了一个计划的X射线量子光学，允许毫米尺度的相对论红移的调查，直接探测一个固定的核晶体在地球的引力场与X射线。或者，可以使用紧凑的旋转晶体来迫使相互作用的X射线在晶体中经历不均匀的时钟滴答速率。我们发现，引力或特殊相对论时间膨胀与量子干涉的关联将通过X射线光子的偏转表现出来。我们的协议提出了一个新的和可行的桌面解决方案，在量子世界中探测引力和狭义相对论的影响。
2014-11-27 quant-ph
Quantum clock: A critical discussion on spacetime
我们批判性地讨论非常短的时间间隔的测量。通过一个Gedanken实验，我们描述了一个基于完全随机事件发生的理想时钟。许多以前的思想实验都提出了距离和时间测量的基本普朗克尺度限制。在这里，我们提出了一种新型的思想实验，它基于一种不同类型的时钟，为这种极限的存在提供了进一步的支持。我们表明，最小的时间间隔$Δt$，这个时钟可以测量尺度作为其大小的倒数$Δr$。这意味着空间和时间之间的不确定关系：$Δr$ $Δt$ $> G \hbar / c^4$ ;其中G、$\hbar$和c分别是引力常量、约化的普朗克常量和光速。我们概述并简要讨论了这种不确定性猜想的影响。
2016-03-11 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
An Aubry-André localized optical lattice clock
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究在双色光晶格中实现 Aubry-André 局域化，抑制了模拟自由下落的水平光晶格钟的原子隧穿，使浅晶格中 Ramsey 相干时间提升百倍，为空间及地面光晶格钟性能优化提供了实用方案。
2026-10-15 physics.atom-ph quant-ph
