Measurement of Differential Static Polarizability and Frequency of an Inner-Shell Orbital Clock Transition in Lattice-Trapped 174Yb
State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University（精密光谱学国家重点实验室，华东师范大学）
本研究测量了晶格束缚174Yb内壳层轨道跃迁的微分静态极化率和频率，为寻找标准模型外的新物理提供了新数据。
2026-01-19 physics.atom-ph
Single-ion, transportable optical atomic clocks
在过去的15年里，在激光稳定、光学频率梳和原子冷却与囚禁等领域取得了巨大的进展，使得光学原子钟具有无与伦比的性能。这些仪器可以进行频率比较，分数不确定度远低于$10^{-17}$，发现在基础物理测试，相对论大地测量，时间和频率计量的应用。尽管目前大多数光学钟都是实验室设置，但已经发表了几种将这些钟用于现场测量或在光学钟网络中使用的建议，并且大多数时间和频率计量机构已经开始开发可移动的光学钟。为了这个特殊的问题，我们选择集中在捕获离子光学时钟。尽管它们的短期分数频率稳定性因较低的信噪比而受损，但它们提供了很高的紧凑性潜力：捕获的离子需要低的光功率和简单的加载方案，并且可以被捕获在小的真空室中。我们回顾了时钟关键部件的最新进展，包括离子阱和超稳定光学腔，以及现有的项目和实验，描绘了未来可移动的单离子光学时钟可能类似的画面。
2018-04-06 physics.atom-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
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
Magic wavelengths for lattice trapped Rubidium four-level active optical clock
从$5s_{1/2}$基态抽运到$6p_{1/2}$态后，铷四能级主动光钟将建立$6s_{1/2}$和$5p_{1/2,3/2}$之间的布居数反转。本文计算了晶格俘获激光引起的交流斯塔克频移，它是晶格俘获铷原子四能级有源光钟时钟跃迁频移的主要原因。发现了几个能形成所需光晶格俘获势的魔波长。通过选择合适的俘获激光强度和线宽，估计了由俘获激光交流斯塔克位移引起的时钟跃迁的分数频率不确定度小于10^-18
2012-07-18 physics.atom-ph physics.optics 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
In-Situ Differential-Light-Shift Cancellation for Trapped-Atom Clocks
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)（德国航空航天中心）
本文提出一种原位方法消除由光学囚禁场引起的差分光移，通过同时探测不同囚禁强度的原子团，利用Ramsey光谱测量并外推至零强度极限，实现无光移频率的确定，适用于铷原子在时间平均势中的验证。
2026-10-23 physics.atom-ph quant-ph
Ab initio quantum theory of mass defect and time dilation in trapped-ion optical clocks
本文从头推导了电磁束缚两粒子系统的相对论哈密顿量，应用于Paul阱冷离子，系统量子力学地处理了离子钟中的相对论频移，澄清了时间膨胀与质量亏损的作用。
2022-09-17 physics.atom-ph quant-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
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 Atomic Clocks
光学原子钟代表了现代测量科学的前沿。本文详细介绍了基于单离子和多个中性原子的光学原子钟的发展。我们讨论了光学时钟的重要技术成分，我们提出了测量精度和系统的不确定性与一些最好的时钟。最后，我们展望了令人兴奋的时钟应用前景。
2015-02-09 physics.atom-ph
Suppression of differential light shifts in ground and metastable trapped-ion qubits
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Department of Physics, University of Nevada, Reno（内华达大学里诺分校物理系）
本文通过极化调控实现“魔幻”偏振条件，抑制了高功率离共振激光在基态和亚稳态时钟量子比特中的差分光移，并展示了亚稳态量子比特的高保真度操控。
2026-06-01 physics.atom-ph
Stability of a trapped atom clock on a chip
我们提出了一个紧凑的原子钟询问超冷87 Rb磁捕获在原子芯片上。很长的相干时间持续自旋自重相使我们能够询问原子过渡与85%的对比度在5秒拉姆齐时间。该时钟在1 s时表现出$5.8\times 10^{-13}$的分数频率稳定性，并且可能在不到一天的时间内集成到$1\times10^{-15}$范围内。对7个噪声源的详细分析解释了测量的频率稳定度。原子温度的波动（0.4 nK的一枪一枪）和偏移磁场的波动（$5\times10^{-6}$的一枪一枪的相对波动）是主要的噪声源，连同本地振荡器，其被30%的占空比降级。分析表明，技术改进将在未来的第二代设置中实施。结果表明，在原子芯片实验中可以达到的技术控制的显着程度。
2015-06-29 physics.atom-ph quant-ph
Effect of trap symmetry and atom-atom interactions on a trapped atom interferometer with internal state labelling
本文研究了存在相互作用时具有内态标记的囚禁原子干涉仪的动力学。我们考虑两种情况：其中内部状态保持叠加的原子钟，以及其中内部状态分离的惯性传感器配置。由平均自旋演化，我们推导出条纹衬度和相移。在时钟配置中，我们恢复了众所周知的相同自旋旋转效应（ISRE），它可以显着增加自旋相干时间。我们还发现，这种效应的大小取决于陷阱的几何形状，这与我们最近在时钟配置中的实验结果是一致的[M. Dupont-Nivet等人新物理杂志，20，043051（2018）]，其中未观察到ISRE。在惯性传感器的情况下，我们表明，尽管空间分离，它仍然是可能的，以增加相干时间，通过使用平均场的相互作用，以抵消不对称的捕获潜力。
2020-07-22 physics.atom-ph
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
Extended coherence time on the clock transition of optically trapped Rubidium
光阱系综对于频率测量和量子存储器是至关重要的，但通常由于不均匀的密度和光位移而遭受强烈的失相。我们证明了一个急剧增加的相干时间为21秒的磁场不敏感的时钟过渡的Rb-87应用最近发现的自旋自重相。这一结果证实了这种新机制的一般性质，从而表明它在原子钟和量子存储器中的适用性。对所有相关频移和噪声贡献的系统研究得出2.4E-11 x tau^（-1/2）的稳定性，其中tau是积分时间，单位为秒。基于一系列的技术改进，预计所提出的频率标准可以在一个潜在的更紧凑的设置中与微波喷泉钟的稳定性相媲美。
2011-03-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-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
A noise-immune cavity-assisted non-destructive detection for an optical lattice clock in the quantum regime
提出并实现了一种用于光晶格时钟跃迁几率读出的无损检测方案。该方案依赖于对高精细度腔增强的晶格俘获原子的色散特性的差分外差测量。通过设计，该方案提供了技术噪声源的一阶抑制、增强的信噪比和均匀的原子-腔耦合。我们从理论上证明了该方案在光子散粒噪声极限下是最优的。我们在一个可操作的锶光晶格时钟中实验实现了这种检测方案。分辨率是几个原子的数量级，光子散射率足够低，以保持检测后捕获的原子。该方案为各种不同的询问协议打开了大门，这些协议降低了频率不稳定性，包括原子回收，具有快速重复率的零死区时间时钟和亚量子投影噪声频率稳定性。
2017-03-14 physics.atom-ph
Blackbody radiation shift for the $^1$S$_0$--$^3$P$_0$ optical clock transition in zinc and cadmium atoms
利用精确的相对论原子结构多体技术计算了二价原子Cd和Zn的$^3\!P_0-^1\!S_0$钟跃迁的黑体辐射位移。静态极化率的时钟水平和相关的电偶极子矩阵元素的计算。我们还提出了一个比较概述的光学时钟的基础上的中性二价原子被困在光晶格的BBR位移。
2019-06-19 physics.atom-ph
A Compact Microchip-Based Atomic Clock Based on Ultracold Trapped Rb Atoms
我们提出了一个紧凑的原子钟的基础上，超冷Rb原子被磁性捕获的原子微芯片的表面附近。将电磁感应透明（EIT）与拉姆齐的分离振荡场方法相结合的询问方案可以对10^6个原子实现10^{-13}/sqrt（tau）的原子散粒噪声水平性能。EIT信号可以用提供无噪声增益的外差技术检测;用这种技术，可以在光子散粒噪声水平检测100 pW探测光束的光学相移。的密度矩阵方程的数值计算被用来确定现实的操作参数，在该AC斯塔克位移被消除。通过考虑这些参数的波动，我们估计AC斯塔克位移可以被抵消到优于2*10^{-14}的水平。概述了该装置的占空比和功耗的估计。
2009-12-21 physics.atom-ph physics.optics
Superradiant active optical atomic clocks: motivations and current challenges
针对被动式光学原子钟受本地振荡器涨落限制的问题，提出构建由原子跃迁定义发射频率的主动型光学原子钟构想，并综述该领域最新进展与未来前景。
2024-11-06 physics.atom-ph
Reaching 5E-13 short term frequency stability of the integrating sphere cold atom clock
通过提高时钟信号强度和优化反馈回路，提高了积分球冷原子钟的短期频率稳定度。实现了$5.0\times10^{-13}τ^{-1/2}$的短期频率稳定度，并分析了其限制因素。
2016-01-11 physics.atom-ph
Doppler Shift Mitigation in a Chip-Scale Atomic Beam Clock
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）；HRL Laboratories（HRL实验室）
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
Towards a Re-definition of the Second Based on Optical Atomic Clocks
与作为时间和频率主要标准的铯原子钟相比，光学原子钟的准确性和稳定性迅速提高，要求在未来重新定义国际单位制（SI）中的秒。本文介绍了基于射频阱中的单离子或存储在光晶格中的中性原子的光学时钟的现状，并着重介绍了德国联邦物理技术研究院（PTB）目前的工作。除了开发和运行不同的光学时钟，估计分数不确定度在10^-18范围内，支持工作的超稳定激光器作为核心元件和手段，比较远程光学时钟通过可移植的标准，光纤，或可移植的时钟报告。最后，条件，方法和接下来的步骤进行了讨论，是未来重新定义的第二个先决条件。
2015-01-28 physics.atom-ph
Hyperfine-induced quadrupole moments of alkali-metal atom ground states and their implications for atomic clocks
碱金属原子的球对称基态不具有电四极矩。然而，核磁矩与原子电子之间的超精细相互作用扭曲了电子云的球对称性，导致原子四极矩不为零。我们评估这些超精细诱导的四极矩使用相对论多体理论的技术和编译结果为锂，钠，钾，铷，铯原子。对于重原子，我们发现超精细诱导的四极矩强烈（两个数量级）增强的相关效应。我们进一步将计算结果应用到微波原子钟中，原子四极矩与电场梯度的耦合导致钟频不确定性。我们表明，对于$^{133}$ Cs原子钟，电场的空间梯度必须小于$30 \, \mathrm{V}/\mathrm{cm}^2$，以保证低于$10^{-16}$的分数误差。
2015-12-19 physics.atom-ph
Decreasing the uncertainty of atomic clocks via real-time noise distinguish
环境对原子的扰动是制约原子频标性能的关键因素，特别是在长时间尺度下。在这封信中，我们演示了原子钟的实时噪声识别操作。该操作提高了统计不确定性的数量级约为我们的喷泉时钟，这是以前由额外的噪音恶化。同时对额外噪声带来的频偏进行了校正。实验证明，实时噪声鉴别操作可以降低环境噪声的贡献，提高原子钟的不确定度极限。
2016-04-18 physics.atom-ph
An Optical Clock with Ultracold Neutral Atoms
我们演示了如何实现一个光学时钟与中性原子，是目前最好的单离子光学时钟的准确性和优越的稳定性竞争。利用超冷原子的钙光频标，我们展示了如何减少相对不确定度低于1 E-15。我们观察到原子干涉，使激光稳定到时钟跃迁，可见度为0.36，这是原子静止时可达到的极限的70%。一种新的方案被应用到检测这些原子的干扰，以达到在1秒内4 E-17的异常低的不稳定性的量子投影噪声极限的前景。
2002-11-20 physics.atom-ph
Designing Zeeman slower for strontium atoms - towards optical atomic clock
本文报道了用于光学原子钟实验的锶原子塞曼慢化器的设计和制作。本文简要介绍了所需的设备规格，可能的解决方案，并集中在所选择的设计。测量了所建塞曼减速器产生的磁场，并与模拟结果进行了比较。该系统包括一个烘箱和塞曼减速器的设计，以产生10-12 s-1通量和最终速度约30 m/s的原子束。
2010-06-08 physics.atom-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
Atomic optical clocks and search for variation of the fine structure constant
统一引力和其他相互作用的理论表明，物理"常数“可能在空间和时间上发生变化。原子光学频率标准（光学时钟）达到的精度接近精细结构常数$α$可能的时间演化可以通过比较基于不同原子中不同原子跃迁的时钟之间的速率来研究的水平。对$α$变化的敏感性是由于不同原子（$\sim Z^2α^2$）中不同的相对论修正。我们计算了In Ⅱ、Tl Ⅱ、Ba Ⅱ和Ra Ⅱ的相对论能移值，它们都可用作原子光钟。结果用于将时钟速率的任何变化转换为$α$的变化。
1999-08-24 physics.atom-ph
Improvement in medium-long term frequency stability of integrating sphere cold atom clock
在积分球冷原子钟的工作过程中，利用微波腔内漫反射的冷却光对Rb原子进行冷却和操纵，提高了积分球冷原子钟的中长期频率稳定度。这种光加热了腔体，并导致了腔体谐振频率的频率漂移。冷却光的功率波动导致腔中心区域的原子密度变化，这通过腔拉动效应增加了时钟频率的不稳定性。我们通过适当的解决方案克服了这些限制。当积分时间？增加到2E4 s。
2016-03-03 physics.atom-ph
Advanced light-shift compensation protocol in a continuous-wave microcell atomic clock
光频移是限制不同类型原子钟的中长期分数频率稳定度的重要因素。在这篇文章中，我们演示了一个先进的反光移询问协议的实验实现上的连续波（CW）的微细胞原子钟相干布居捕获（CPT）的基础上。该方法的灵感来自于脉冲原子钟中的自动平衡Ramsey（ABR）光谱技术，包括从两个连续的光移时钟频率中提取基于原子的信息，这两个连续的光移时钟频率是在两个不同的激光功率值下获得的。两个误差信号，从沿对称序列获得的信号的线性组合计算，在双环配置中管理，以产生从光偏移自由的时钟频率。使用这种方法，与正常操作相比，时钟频率对激光功率和微波功率变化的灵敏度可以降低一个数量级以上。在本实验中，考虑非线性光移依赖性允许增强光移缓解。实现的技术允许一个明显的改善时钟艾伦偏差的时间尺度高于1000秒。该方法可应用于各种原子钟，如基于CPT的原子钟、双共振铷原子钟、细胞稳定激光器等。
2020-05-11 physics.atom-ph
AC Stark shift of the Cs microwave atomic clock transitions
从理论和实验上分析了铯原子微波原子钟跃迁的交流斯塔克频移。理论和实验数据符合得很好。结果表明，没有一个魔术波长，在那里将不会有差分移位的时钟状态具有零投影的总角动量。
2008-10-23 physics.atom-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
Ultrastable Optical Clock with Neutral Atoms in an Engineered Light Shift Trap
提出了一种基于囚禁在光晶格中的中性原子的超稳光钟。通过采用${}^{87}{\rm Sr}$原子的$5s^2 {}^1S_0 \to 5s5p {}^3P_0$跃迁作为“时钟跃迁”来实现对光位移的完全控制。对时钟跃迁的交流多极极化率和偶极超极化率的计算表明，高阶光频移的贡献可以减少到小于1 mHz，从而使预测精度优于$ 10^{-17}$。
2003-09-09 physics.atom-ph
Magnetic field-induced spectroscopy of forbidden optical transitions with application to lattice-based optical atomic clocks
我们开发了一种光谱学方法，使用弱静态磁场，使禁止的电偶极跃迁，否则令人望而却步的弱直接光激发。该方案的权力证明了使用的重要应用的光学原子钟的基础上限制在一个光晶格的中性原子。这种方法的简单实验实现--与DC磁场结合的单个时钟激光器--放松了当前基于晶格的时钟中的严格要求（例如，磁场屏蔽和光偏振），因此可以加速实现这些时钟所预测的非凡性能水平。我们估计，对于计量学上优选的偶同位素，使用Yb等碱土类原子的时钟可以实现远低于10^-17的分数频率不确定度。
2005-10-06 physics.atom-ph
Robust optical clock transitions in trapped ions
我们提出了一种新的方法，工程的光学时钟过渡，是强大的对外部磁场波动，并能够克服限制所造成的领域的不均匀性。该技术是基于连续驱动场的应用，以形成一对基本上没有所有相关的位移的修饰状态。具体地说，时钟转换对磁位移、四极和其他张量位移以及驱动场的振幅波动是鲁棒的。该方案适用于单个离子或离子系综，并且与几种类型的离子相关，例如$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$、$^{88}\mathrm{Sr}^{+}$、$^{138}\mathrm{Ba}^{+}$和$^{176}\mathrm{Lu}^{+}$。以400个$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$离子组成的球对称库仑晶体为例，通过数值模拟表明，在这种晶体中，几十赫兹的非均匀线宽与10 MHz量级的线性塞曼位移一起被减小到1 Hz左右的线宽。我们估计一个两个数量级的减少平均时间相比，国家的最先进的单离子频率参考，假设探针激光分数不稳定的$10^{-15}$。此外，一个统计不确定性达到$2.9\times 10^{-16}$在1秒估计的级联时钟方案，其中动态解耦库仑晶体时钟稳定的询问激光器的$^{27}\mathrm{Al}^{+}$时钟。
2018-12-06 physics.atom-ph quant-ph
An additive-manufactured microwave cavity for a compact cold-atom clock
本文介绍了一种增材制造的低Q值微波腔，用于紧凑型冷原子钟，通过GMOT激光冷却原子，实现均匀场和拉姆齐光谱，证明其适用于原子钟并讨论了局限性。
2023-05-04 physics.atom-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
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
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
Atomic Clocks and Constraints on Variations of Fundamental Constants
我们考虑应用精密频率测量来寻找基本物理常数的可能的时间变化。目前的实验室限制的变化的精细结构常数α和其他基本常数。
2004-10-12 physics.atom-ph
Theoretical Investigation of the Black-body Zeeman Shift for Microwave Atomic Clocks
随着微波原子钟的发展，黑体辐射谱线的塞曼位移需要进一步研究。本文报道了黑体辐射磁场引起的原子基态超精细分裂的频移。计算了可作为微波原子钟候选者的碱金属原子和类碱金属离子的相对频移。对于所考虑的不同原子，结果从$-0.977\times10^{-17}[T(K)/300]^{2}$到$-1.947\times10^{-17}[T(K)/300]^{2}$不等。这些结果与以前的工作是一致的，但更高的精度，详细的推导，和一个清晰的物理图像。
2019-08-06 physics.atom-ph
Tests of Cold Atom Clock in Orbit
自原子钟发明以来，其性能每十年提升一位数，直到上世纪90年代传统的原子钟几乎达到极限。利用激光冷却原子，可以进一步提高原子钟的性能，目前冷原子钟被广泛用作频率标准。这种冷原子钟在空间上有很好的应用前景。本文介绍了一台空间冷原子钟的设计和实验。在微重力条件下，原子被冷却、捕获、发射，最后被微波场用拉姆齐方法探测。介绍了微重力条件下轨道原子激光冷却的实验结果，并首次与地面实验结果进行了比较。所得到的中心Ramsey条纹的半高宽与冷原子的发射速度呈线性关系，表明微重力的影响。通过选择合适的参数，实现了CAC的在轨闭环锁定，并达到了估计的$3.0\times 10 ^{-13}/\sqrt{τ}$短期频率稳定度。
2017-09-11 physics.atom-ph
Atomic Clock States of Thulium have Near-Zero Electric Quadrupole Moment
提出了一种基于Dirac旋量的相对论广义激发秩组态相互作用波函数计算原子电四极矩的方法。应用于对原子波函数采用高达全四重激发的钍原子的时钟过渡态产生最终值$Q_{zz}({^2F}_{7/2}) = 0.07 \pm 0.07$ a.u.，建立了钍电子基态具有特别小的EQM。这一结果的详细分析，提出了其他原子的EQMs与未成对的$f$电子的影响。
2023-02-03 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
Interrogation of caesium atoms in a fountain clock by a femtosecond laser microwave oscillator
铯喷泉钟是利用微波振荡器，从一个稳定的激光器，通过光纤激光器飞秒频率梳获得其频率稳定性。这种振荡器是基于光学时钟的技术开发，并取代了喷泉钟中常用的石英微波振荡器。其结果是，喷泉钟的频率不稳定性的显着降低，达到0.74E-14在100秒的平均时间。我们可以证明，对于一个显着的范围内检测到的原子数的不稳定性是有限的量子投影噪声，并为目前的状态，这个喷泉时钟的新的微波源不构成限制可实现的频率不稳定性。
2009-01-19 physics.atom-ph
Reducing cavity-pulling shift in Ramsey-operated compact clocks
本文描述了一种在工作于Ramsey方法的紧凑型原子钟中稳定询问微波场振幅的方法。在这项技术中，我们利用脉冲制度，使用原子本身作为微波振幅鉴别器。具体地，除了对微波失谐的依赖性之外，拉姆齐询问之后的原子信号获得对微波脉冲面积（幅度乘以持续时间）的依赖性，其可以被利用来以类似的方式实现微波场幅度的主动稳定，其中拉姆齐时钟信号用于将本机振荡器频率锁定到原子参考。这种稳定导致时钟频率对通过腔拉动效应转移到原子的微波幅度波动的灵敏度降低。所提出的技术是有效的，以改善时钟的稳定性和漂移的中期和长期。我们证明了一个蒸汽室时钟的方法与热原子样品，但它可以扩展到冷原子紧凑的时钟。
2018-04-20 physics.atom-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
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
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
A new scheme of compact cold atom clock based on diffuse laser cooling in a cylindrical cavity
提出了一种新的紧凑型铷原子冷原子钟方案，该方案在圆柱形微波腔中实现了漫射光冷却、微波解调和时钟信号的检测。漫射光由激光在微波腔的内表面处的反射产生。注入激光束的模式是专门设计的，使大部分冷原子聚集在微波腔的中心。对腔中冷原子的微波解调产生了线宽为24.5 Hz的Ramsey条纹，自由演化时间为20 ms时，对比度为95.6%，$7.3\times10^{-13}τ^{-1/2}$的频率稳定性最近已经实现。这种物理封装方案可以大大降低冷原子钟的复杂度，提高时钟的性能。
2015-09-25 physics.atom-ph
Loading of a fountain clock with an enhanced Low-Velocity Intense Source of atoms
我们提出了改进铯喷泉钟的光学糖蜜中的原子加载的实验工作，采用低速强原子源（LVIS）[Lu等人，物理修订信函77，3331（1996）]，我们通过添加“暗”态泵浦激光器对其进行了修改。通过这种修改，原子源在平均原子速度为$8.6$ m/s时具有平均通量为$4 \times 10^{8}$ atoms/s。与使用背景气体加载的喷泉操作相比，我们实现了40倍的加载和检测原子数的显着增加。在量子投影噪声受限的情况下，用探测到的原子总数$N_{\mathrm{at}}=2.9 \times 10^6$操作喷泉钟，证明了频率不稳定性$σ_y\left(1\text{s}\right)=2.7 \times 10^{-14}$。
2016-01-19 physics.atom-ph
In-vacuum microwave resonator for a compact cold atom frequency standard
本文介绍了一个小型冷原子钟的物理软件包。该封装的独特之处在于其小尺寸，这是第一次在3U高度（= 133 mm）的标准封装中实现初级冷原子钟。这些尺寸是通过使用真空微波（MW）环隙谐振器（LGR），其长度和直径可以从一个典型的谐振器减少。在我们的设计介绍之后，我们分析了MW场幅度和相位的均匀性。我们发现，预期的时钟不稳定性，由于MW场的非均匀性是$\sim1.5\cdot10^{-14}$ /天。加上其他时钟误差，我们估计这种设计的冷原子钟的总不确定度将在$\sim2\cdot10^{-14}$ /天左右，这导致几纳秒/天的时间漂移。这样的时钟可以作为初级频率参考，并可能取代铯束原子钟和GPS纪律铷原子钟。
2022-08-18 physics.atom-ph
