Magnetic-dipole transitions in highly-charged ions as a basis of ultra-precise optical clocks
我们评估的可行性，使用磁偶极子（M1）过渡高电荷离子的光学原子钟表异常准确的基础。我们考虑了一系列的可能性，包括M1过渡的时钟水平相同的精细结构和超精细结构的流形。在高电荷离子中，这些跃迁位于光谱的光学部分，可以用激光探测。最直接的优点来自于时钟能级的低简并性和原子结构的简单性，以及可以忽略的四极移。我们证明，这样的时钟可以有预测的分数精度低于$10^{-20}-10^{-21}$水平的所有常见的系统效应，如黑体辐射，塞曼，AC斯塔克和四极移。请注意，通常采用的超精细时钟跃迁位于微波光谱区域。我们的建议将这种过渡移动到光域。由于超精细跃迁频率依赖于精细结构常数、电子与质子质量比和核磁矩，我们的建议扩展了探测基本常数时空变化的实验方案范围。
2014-11-01 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Additional clock transitions in neutral ytterbium bring new possibilities for testing physics beyond the Standard Model
研究了镱原子基态到亚稳态$^3{\rm P}^{\rm o}_2$ at $E=19\,710.388~$ cm $^{-1}$和$4f^{13}5d6s^2\,(J=2)$ at $E=23\,188.518~$ cm $^{-1}$的跃迁作为光晶格钟中的时钟跃迁的前景。Yb中具有多个时钟跃迁可以通过研究King曲线的非线性或两个时钟跃迁频率之比的时变来有益于探索超越标准模型的新物理。我们计算的状态，相关的过渡振幅，系统的移位，和时钟转换的灵敏度的精细结构常数的变化和引力势的寿命。我们发现，这两个过渡可能支持超高精度，类似于已经实现的$^1$ S $_0$-$^3$ P $^{\rm o}_0$时钟过渡。
2018-05-29 physics.atom-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
Observation of the $^1$S$_0$ to $^3$D$_1$ clock transition in $^{175}$Lu$^+$
我们首次报道了$^{175}$ Lu $^+$中$^1$ S $_0$到$^3$ D $_1$时钟跃迁的激光光谱。时钟操作演示了三对塞曼转换，一对从每个超精细的$^3$ D $_1$长期流形。我们测量了$^3$ D $_1$的超精细间隔到10 ppb的不确定度，并推断在三个超精细跃迁上的平均光学频率为353.639 915 952 2（6）THz。从M1耦合强度推断$^3$ D $_1$状态的寿命为$174^{+23}_{-32}$小时。
2017-03-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spectroscopy of the $^1S_0$-to-$^1D_2$ clock transition in $^{176}$Lu$^+$
本文报道了$^{176}$ Lu的$^1S_0$到${^1}D_2$时钟跃迁的高精度光谱学.测量进行了赫兹级精度与超精细平均频率的准确性有限的校准的活性氢脉泽的SI定义的第二个通过GPS链接。测量还提供了$^1D_2$超精细结构的精确测定。考虑了与核的磁八极矩和电十六极矩有关的超精细结构常数，其中包括从三阶微扰理论导出的修正项。
2019-01-14 physics.atom-ph quant-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
Two clock transitions in neutral Yb for the highest sensitivity to variations of the fine-structure constant
我们提出了一种新的频率标准的基础上的$4f^{14} 6s6p~ ^3\!P_0 - 4f^{13} 6s^2 5d ~(J=2)$过渡中性Yb。这种转变具有高稳定性和准确性的潜力，并且具有原子钟对精细结构常数$α$的变化具有最高灵敏度的优点。我们发现它的无量纲$α$ -变化增强因子是$K=-15$，与最灵敏的电流钟（Yb $^+$ E3，$K=-6$）相比，它是任何中性原子钟（Hg，$K=0.8$）的18倍。结合中性原子光晶格钟前所未有的稳定性，这种高灵敏度为寻找超轻暗物质和测试基本粒子标准模型之外的理论开辟了新的前景。此外，与已建立的$^1\!S_0 -\, ^3\!P_0$转变一起，将具有在中性Yb中操作的两个时钟转变，其交错询问可进一步减小此类时钟比较实验的系统不确定性。
2018-03-07 hep-ph physics.atom-ph physics.optics
Hyperfine averaging by dynamic decoupling in a multi-ion lutetium clock
我们提出并实验证明了一个方案，该方案的影响超精细平均在拉姆齐询问的时钟过渡。该方法消除了对多个光学跃迁进行平均的需要，降低了时钟对其环境的灵敏度，并且减少了多离子时钟中的不均匀加宽。该方法是兼容的自动平衡拉姆齐光谱，这有利于消除残留的位移，由于不完善的实施和交流斯塔克位移从光学探头。我们证明了该计划使用相关光谱的$^1S_0$ - $^3D_1$时钟过渡在三离子Lu+时钟。从演示中，我们能够提供$^3D_1$四极矩的测量，$Θ(^3D_1)=0.634(9)ea_0^2$。
2019-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Improved frequency measurement of the $^1S_{0}$-$^3P_{0}$ clock transition in $^{87}$Sr using the Cs fountain clock at NMIJ as a transfer oscillator
我们进行了绝对频率测量的$^1S_{0}$ - $^3P_{0}$过渡的$^{87}$ Sr的分数不确定度为$1.2 \times 10^{-15}$，这是不到三分之一，我们以前的测量。铯喷泉原子钟被用作转移振荡器，以减少锶光晶格钟和SI秒之间的联系的不确定性。跃迁频率的绝对值为429 228 004 229 873.56（49）Hz。
2015-09-14 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
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
Stability Transfer between Two Clock Lasers Operating at Different Wavelengths for Absolute Frequency Measurement of Clock Transition in 87Sr
我们演示了将一个工作在729 nm的高稳定时钟激光器的稳定性转移到另一个工作在698 nm的不太稳定的激光器。使用光学频率梳桥接两个不同的波长。在698 nm的时钟激光器的稳定性的改善，使我们能够评估的Sr光晶格时钟与更短的平均时间的系统频率偏移。我们通过国际原子时（TAI）确定了87 Sr中时钟跃迁1 S 0 - 3 P0的绝对频率为429 228 004 229 873.9（1.4）Hz，参考大地水准面上的SI秒。
2012-01-16 physics.atom-ph physics.optics
Precision measurements on the $^{138}$Ba$^+$ $6s^2S_{1/2}-5d^2D_{5/2}$ clock transition
测量了$^{138}$ Ba $^+$ ${}^2S_{1/2} - {}^2D_{5/2}$时钟跃迁频率和$D_{5/2}$ Landé $g_J$因子。时钟跃迁频率$ν_{\mathrm{Ba}^+}=170\,126\,432\,449\,333.31\pm(0.39)_\mathrm{stat}\pm(0.29)_\mathrm{sys}\,$ Hz的获得精度受到用作基准振荡器的微波激射器的频率校准的限制。${}^2D_{5/2}$水平的Landé $g_J$ -因子确定为$g_{D}=1.200\,367\,39(24)$，比之前的测量值提高了30倍。$g$因子测量值针对来自电极中的陷阱驱动感应电流的交流磁场进行校正，并且在磁场范围内采集的数据强调了考虑该系统的重要性。
2020-03-12 physics.atom-ph quant-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
Magic Wavelengths for Terahertz Clock Transitions
在考虑$^{3}P_{0}, ^{3}P_{1}, ^{3}P_{2}$亚稳三重态之间的太赫兹时钟跃迁的情况下，研究了碱土金属Sr、Ca和Mg原子玻色子同位素的激光俘获魔波长.计算结果表明，囚禁激光的魔波长是存在的。这一结果很重要，因为这些亚稳态已经被用于实现太赫兹频域中的精确时钟。本文对太赫兹时钟跃迁的魔波长进行了详细的讨论。
2010-01-31 physics.atom-ph physics.optics
Accurate prediction of clock transitions in a highly charged ion with complex electronic structure
我们开发了一种广泛适用的方法，大大提高了准确预测复杂原子性质的能力。我们将其应用到Ir $^{17+}$的情况下，这是特别感兴趣的发展新的原子钟的精细结构常数和暗物质搜索的变化具有高灵敏度。时钟跃迁很弱，如果没有准确的理论预测，很难识别。在Ir $^{17+}$的情况下，尽管多年的努力提高了理论预测严重错误的可能性，但更强的电偶极（E1）跃迁仍然无法观察到。在这项工作中，我们提供了准确的预测过渡波长和E1跃迁率在Ir $^{17+}$。我们的研究结果解释了缺乏观察的E1转换，并提供了一个途径，对时钟转换的检测。在这项工作中所展示的计算进步广泛适用于元素周期表中的大多数元素，并将允许解决原子物理学，天体物理学和等离子体物理中的许多问题。
2019-12-18 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Calculation of higher-order corrections to the light shift of the $5s^2\, ^1\!S_0$--$5s5p\,^3\!P_0^o$ clock transition in Cd
在最近的工作[A.山口等等，物理学评论Lett. {\bf 123}，113201（2019）] Cd已被确定为晶格时钟的优秀候选者。在这里，我们进行了进一步的时钟发展所需的计算，并作出了评估的高阶修正$5s^2\, ^1\!S_0$-$5s5p\, ^3\!P_0^o$时钟过渡的光移。我们进行了计算的磁偶极子和电四极极化率和线性和圆超极化率的$5s^2\, ^1\!S_0$和$5s5p\, ^3\!P_0^o$时钟状态在魔波长和估计这些数量的不确定性。我们还评估了二阶塞曼时钟跃迁频移。
2020-03-30 physics.atom-ph
Using optical clock transitions in Cu II and Yb III for time-keeping and search for new physics
我们研究了Cu Ⅱ中的$^1$ S $_0 - ^3$ D $_2$和$^1$ S $_0 - ^3$ D $_3$跃迁以及Yb Ⅲ中的$^1$ S $_0 - ^3$ P $^{\rm o}_2$跃迁作为光钟跃迁的可能候选者。最近开发的版本的配置（CI）的方法，设计了大量的电子以上的封闭壳层的核心，是用来进行计算。我们计算了激发能、跃迁率、寿命、基态和时钟态的标量静态极化率以及黑体辐射位移。我们证明，所考虑的过渡的时钟过渡的所有功能，导致高精度测量的前景。寻找新的物理，如精细结构常数的时间变化，也进行了研究。
2021-09-14 physics.atom-ph
Doubly magic optical trapping for Cs atom hyperfine clock transitions
我们分析了Cs超精细跃迁的双魔陷，包括以前忽略的基态超极化率和激光与静态磁场的相互作用的贡献。广泛的数值搜索没有发现任何双魔术捕获条件的任何一对超精细状态。然而，包括超极化率揭示了特定强度下宽范围波长的光强度不敏感陷阱。然后，我们研究使用双色捕获光场的可能性。部署一个双色方案，我们证明了双魔术红色和蓝色失谐陷阱的状态对分离的一个或两个单光子跃迁。
2016-09-19 physics.atom-ph quant-ph
Inner-shell magnetic dipole transition in Tm atom as a candidate for optical lattice clocks
我们考虑在$^{169}$ Tm原子中在$^{169}$ m波长处的窄磁偶极跃迁作为二维光晶格时钟的候选者。计算了$[\text{Xe}]4f^{13}6s^2 (J=7/2)$和$[\text{Xe}]4f^{13}6s^2 (J=5/2)$两个时钟能级在$250\,$ nm ~ $1200\,$ nm光谱范围内的动态极化率，提出了$807\,$ nm处的光晶格的“魔”波长.计算了黑体辐射、范德华相互作用、磁偶极-偶极相互作用以及其他影响跃迁频率的因素引起的频率偏移。在$1.14\,μ$ m处的跃迁表明在室温下对对应于分数单位的$8\times10^{-17}$的BBR移位的低灵敏度，这使得它成为高性能光学时钟的有趣候选者。总的估计频率不确定性小于以分数单位表示的$5 \times 10^{-18}$。通过直接激发的$1.14\,μ$ m跃迁的Tm原子加载到一个光偶极阱中，我们设置的寿命下限的上时钟电平$[\text{Xe}]4f^{13}6s^2 (J=5/2)$的$112\,$毫秒，对应于一个自然的谱线宽度窄于$1.4\,$赫兹。的Tm基态的极化率测量的光偶极阱在$532\,$ nm的参数共振的激发。
2016-05-29 physics.atom-ph quant-ph
Measurement of magic wavelengths for the 40Ca+ clock transition
我们证明了实验上存在的魔术波长，并确定一个单一的被困离子的振子强度的比例。首次高精度地同时测量了~（40）Ca ~+时钟跃迁的两个魔波长，得到λ |mj| =1/2 = 395.7992（7）nm和λ |mj| =3/2 = 395.7990（7）nm。通过将激光调谐到40 Ca ~（++）的两个跃迁（4s ~（1/2）-4p ~（1/2）和4s ~（1/2）-4p ~（3/2））之间的中间波长，大大提高了时钟跃迁斯塔克位移对共振跃迁振子强度的灵敏度。利用测得的魔波长，我们确定了振子强度的比率，精度低于0.5%。我们的实验方法可以应用于测量其他离子时钟跃迁的魔波长，并且，有希望的是，这些魔波长的测量为构建晶格离子时钟铺平了道路。
2015-04-29 physics.atom-ph
Inner-shell clock transition in atomic thulium with small BBR shift
通过直接极化率测量，我们证明了Tm原子在$1.14\,μ$ m处的内壳层时钟跃迁对外部直流电场和黑体辐射（BBR）的灵敏度极低。测量了Tm原子在810- 860 nm和1064 nm波长下的钟能级微分极化率，并由此推断出室温下$-0.047(18)$原子单元内壳层钟跃迁的静态标量微分极化率，该原子单元对应于BBR的$2\times10^{-18}$分数频移.这与中性原子（Sr、Yb、Hg）中的时钟跃迁的BBR移位相比小几个数量级，并且与最不敏感的离子种类（例如Al $^+$或Lu $^+$）竞争。对于$1.14\,μ$ m时钟跃迁，我们实验测定了$813.320(6)$的“魔”波长，nm，记录了$10$的跃迁谱线宽度，Hz，并测量了其绝对频率$262\,954\,938\,269\,213(30)$，Hz.
2018-09-26 physics.atom-ph
Spectroscopy of the $^1S_0-{}^3P_0$ Clock Transition of $^{87}$Sr in an Optical Lattice
我们报道了一维光晶格中${}^{87}{\rm Sr}$原子（自然线宽为1 mHz）的$5s^2 {}^1S_0 (F=9/2) \to 5s5p {}^3P_0 (F=9/2)$时钟跃迁的光谱学。观察到线宽为0.7 kHz的无反冲跃迁以及晶格势的振动结构。通过研究载流子线宽的波长依赖性，我们确定了魔波长，在那里的时钟跃迁中的光移消失，是$813.5\pm0.9$ nm。
2003-09-09 physics.atom-ph
A New Clock Transition with the Highest Sensitivity to $α$ Variation and Simultaneous Magic Trapping Conditions with Other Clock Transitions in Yb
本文在 Yb 中发现对 $α_e$ 变化灵敏度最高的新钟跃迁，并提出利用偏置磁场实现其与另外两条高灵敏度钟跃迁同步魔术囚禁的方案。
2023-09-27 physics.atom-ph physics.optics
Polarizabilities of the 87Sr Clock Transition
本文对[P.G.]报道的~（87）Sr钟跃迁两个能级的矢量极化率和张量极化率进行了深入的讨论。Westergaard等人，物理修订版信函106，210801（2011）]。我们进行了理论计算，再现了测量系数。此外，我们详细的实验条件用于测量在两个锶光晶格时钟，并表现出的二次行为的矢量和张量位移与深度的陷阱电位和评估其对时钟的准确性的影响。
2015-03-31 physics.atom-ph
Current-feedback-stabilized laser system for quantum simulation experiments using Yb clock transition at 578 nm
基于干涉滤光片稳定的外腔半导体激光器（IFDL），研制了一套用于镱原子578 nm时钟跃迁光谱测量的激光系统。由于改进的频率-电流响应的激光二极管芯片和IFDL的机械扰动的敏感性较低，我们成功地稳定的频率，以一个简单的电流反馈系统的高精细度超低膨胀玻璃腔。利用该激光系统，我们进行了高分辨率的Yb的时钟光谱，并发现稳定的激光线宽小于320 Hz。
2019-05-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Magnetic blackbody shift of hyperfine transitions for atomic clocks
我们推导出一个表达式的磁黑体位移的超精细过渡，如铯的主要参考过渡，它定义了第二个。我们发现，这种位移是温度的复杂函数，并且只在高温极限下与T^2有关。我们还计算了被提出作为新的原子钟跃迁的基态p_1/2超精细跃迁的位移。在这种情况下，与p_3/2精细结构多重态的相互作用可能是主要的影响。
2009-10-12 physics.atom-ph
Blackbody radiation shift assessment for a lutetium ion clock
我们测量的动态差分标量极化率在10.6 $μ$ m的两个候选人的时钟转换在$^{176}\mathrm{Lu}^+$。计算了300 K时$^1S_0 \leftrightarrow {^3D_1}$和$^1S_0 \leftrightarrow {^3D_2}$跃迁的黑体辐射分数（BBR）位移分别为$-1.36\,(9) \times 10^{-18}$和$2.70 \,(21) \times10^{-17}$.前者是任何已建立的光学原子钟中最低的。
2018-10-26 physics.atom-ph quant-ph
Highly-charged ions as a basis of optical atomic clockwork of exceptional accuracy
提出了一种基于高电荷态离子的新型原子钟。我们考虑了高电荷态离子的$4f^{12}$基态组态中的高禁戒激光可及跃迁。我们对系统效应的评估表明，这些跃迁可用于建造非常精确的原子钟，它可能与最近提出的核钟在精度上竞争。
2012-08-17 physics.atom-ph physics.optics quant-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
Spectroscopy and frequency measurement of the $^{87}$Sr clock transition by laser linewidth transfer using an optical frequency comb
我们进行光谱观测的698 nm的时钟跃迁在$^{87}$锶限制在一个光晶格使用激光线宽转移技术。利用高速可控光纤频率梳将主激光器的线宽（1064 nm）转换为从激光器的线宽（698 nm），制备了一种窄线宽激光器，用于询问时钟跃迁。我们确定了$^{87}$ Sr中5s $^{2}$ $^{1}$ S $_{0}$ -5s 5 p $^{3}$ P $_{0}$时钟跳变的绝对频率为429 228 004 229 872.0（1.6）Hz（以SI秒为基准）。
2014-01-06 physics.atom-ph
Doppler-free spectroscopy of the 1S0-3P0 optical clock transition in laser-cooled fermionic isotopes of neutral mercury
我们已经进行了第一次直接激光光谱的1 S 0 - 3 P0光钟跃迁在265.6 nm的费米同位素的中性汞激光冷却的磁光阱。通过测量由265.6 nm处的探针激发长寿命3 P0态引起的磁光阱的耗尽来进行光谱学。测量解决了无多普勒反冲双重允许的过渡频率的确定，一个不确定性远低于多普勒加宽的线宽。我们用飞秒激光频率梳对LNE-SYRTE喷泉频率标准监测的超稳参考频率进行了绝对测量，测得的频率在199 Hg为1128575290808 +/-5.6kHz，在201 Hg为1128569561140 +/-5.3kHz，比以前的间接测定好4个数量级以上。由于对黑体辐射的低灵敏度，汞是达到光晶格时钟的最终性能的有希望的候选者。
2008-07-22 physics.atom-ph quant-ph
Towards a Mg lattice clock: Observation of the $^1S_{0}-$$^3P_{0}$ transition and determination of the magic wavelength
我们用光学方法激发$^{24}$ Mg原子中的电子态$3s3p~^3P_{0}$，激光冷却并捕获在魔波长晶格中。外加的磁场增强了光与严格禁止跃迁的耦合。我们确定了魔波长、二次磁塞曼位移和跃迁频率分别为468.463（207）$\,$ nm、-206.6（2.0）$\,$ MHz/T $^2$和655 058 646 691（101）$\,$ kHz。这些与理论预测和结果进行了比较，从互补的实验。我们还发展了一个高精度的镁的相对论结构模型，给出了改进的黑体辐射位移的理论值，并讨论了基于玻色子镁的时钟。
2015-08-05 physics.atom-ph quant-ph
Hyperfine-induced electric dipole contributions to the electric octupole and magnetic quadrupole atomic clock transitions
超精细诱导的电偶极贡献可以显著增加原本非常弱的电八极和磁四极原子钟跃迁（例如，$s$和$f$电子轨道之间的跃迁）的概率。这些跃迁可用于异常精确的原子钟、量子信息处理和寻找暗物质。它们对标准模型之外的新物理非常敏感，例如精细结构常数的时间变化，洛伦兹不变性和爱因斯坦等效原理违反。我们制定的条件下，超精细诱导的电偶极子的贡献占主导地位。由于超精细猝灭，$^{173}$ Yb $^+$的电八极钟跃迁比目前使用的$^{171}$ Yb $^+$强两个数量级.在$^{143}$ Nd $^{13+}$、$^{149}$ Pm $^{14+}$、$^{147}$ Sm $^{14+}$和$^{147}$ Sm $^{15+}$离子中发现了一些增强。
2016-02-26 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
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
Direct excitation of the forbidden clock transition in neutral 174Yb atoms confined to an optical lattice
本文报道了在一维光晶格中，偶174 Yb同位素的（6s^2）^1S_0 -（6s 6p）^3P_0钟跃迁的直接单激光激发。使用小的（~1.2 mT）静态磁场在578.42 nm处诱导时钟态之间的非零电偶极跃迁概率。观察到了20 Hz的窄共振线宽（FHWM）和高对比度，证明了中性原子共振品质因数为2.6 × 10 ^13的记录。先前未知的交流斯塔克位移消除（魔术）波长被确定为759.35+/-0.02 nm。这种使用计量学上优越的偶同位素的方法可以很容易地在当前的Yb和Sr晶格时钟中实现，并且可以在其他碱土类原子如Mg和Ca中创造新的时钟可能性。
2006-03-02 physics.atom-ph
Possibility to construct a clock on non 0-0 transition
在这封信中，我们讨论了非0-0原子线作为参考跃迁设计新的原子钟的可能性。所提出的时钟工作在高C场制度提供了一个有趣的替代传统的时钟的基础上0-0的过渡，因为前者也可以消除一阶塞曼效应的影响。利用Breit-Rabi公式，我们从理论上计算了不同碱金属原子种类的磁不灵敏频率和相应的C场值。我们还提供了一个估计的频率偏移的C-场的变化的不确定性。我们证明了基于Cs：3，-1 - 4，0，3，0 - 4，-1和3，-1 - 4，-1的高C场时钟可以在C场不确定度为10-6的情况下实现10-14的偏置。3，-1 - 4，0或3，0 - 4，-1跃迁的自由一阶塞曼效应C场约为3，-1 - 4，-1跃迁的一半。
2019-10-23 physics.atom-ph
Investigating the $4D_{3/2}|3,\pm2\rangle$--$4D_{5/2}|3,\pm2\rangle$ transition in Nb$^{4+}$ for a THz atomic clock
本研究提出Nb$^{4+}$离子中$4D_{3/2}|3,\pm2\rangle$到$4D_{5/2}|3,\pm2\rangle$跃迁作为太赫兹原子钟候选，频率56.0224 THz，可抑制系统频移，用于量子热测量和频率计量。
2025-04-21 physics.atom-ph quant-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
Ion clock and search for the variation of the fine structure constant using optical transitions in Nd$^{13+}$ and Sm$^{15+}$
我们研究了Nd $^{13+}$和Sm $^{15+}$的超窄$5s_{1/2}$ - $4f_{5/2}$跃迁，并证明它们位于光学区。这种跃迁对外部扰动不敏感。同时，它们对精细结构常数$α$的变化很敏感。跃迁频率的分数精度可以小于$10^{-19}$，这可以为具有极好精度的原子钟提供基础。每年对$α$变化的敏感性接近$10^{-20}$。
2012-08-21 physics.atom-ph
Polarizability assessments of ion-based optical clocks
结果表明，$^{138}$ Ba $^+$中$S_{1/2}-D_{5/2}$跃迁的动态微分标量极化率可以在宽波长范围内（$λ>700\,\mathrm{nm}$）被确定为低于$0.5\%$的不准确度。这可以使用不需要精确确定激光强度的测量来实现，并且大多数所需的测量已经在文献中。然后，测量激光引起的时钟跳变的ac-stark偏移将提供激光强度的\emph{in situ}测量，达到相同的$0.5\%$不准确度水平，这不容易通过其他手段实现。通过与$^{138}$ Ba $^+$进行比较，这将允许对其他离子中的时钟跃迁进行精确的极化率测量。该方法同样适用于Sr $^+$和Ca $^+$，后者直接适用于Al $^+$ /Ca $^+$量子逻辑时钟。
2019-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Realization of the SI Second Defined by Geometric Mean of Multiple Clock Transitions
National Institute of Metrology（中国计量科学研究院）；Key Laboratory of Time Frequency and Gravity Primary Standard, State Administration for Market Regulation（国家市场监督管理总局时间频率与重力基准重点实验室）；Department of Precision Machinery and Precision Instruments, School of Engineering Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系）
本文探讨了在不同性能水平和非重叠运行时间的多光学钟情况下，如何通过几何均值或算术均值组合实现SI秒的重新定义，并分析了死时间对氢 maser 作为飞轮参考的影响。
2026-03-16 physics.atom-ph quant-ph
Optical clocks based on the Cf$^{15+}$ and Cf$^{17+}$ ions
近年来，高电荷态离子（HCI）的冷却、俘获和量子逻辑光谱学的实验进展使得HCI可用于高分辨率光谱学和精密基础研究。基于这些成果，我们探索了利用Cf $^{15+}$和Cf $^{17+}$离子的基态和低激发态之间的跃迁来开发光钟的可能性。使用高精度的相对论计算方法，我们预测了时钟跃迁的波长，计算了相关的原子性质，并分析了一些影响光学时钟精度和稳定性的系统效应（如电四极、微动和二次塞曼位移）。我们还计算了磁偶极超精细结构常数的时钟态和黑体辐射位移的时钟跃迁。
2020-04-13 physics.atom-ph
Frequency measurement of the clock transition of an indium ion sympathetically-cooled in a linear trap
我们报告的时钟跃迁的频率测量在115 In+离子与Ca+离子在线性射频陷阱的同情冷却。Ca+离子被用作外部电磁场的探针，并用作制备冷In+的冷却剂。通过使用参照位于同一地点的频率标准的光学频率梳对36个测量值进行平均，确定频率为1 267 402 452 901 049.9（6.9）Hz。
2017-05-02 physics.atom-ph
Nuclear clocks based on resonant excitation of gamma-transitions
我们审查的想法和概念的时钟是基于辐射跃迁的原子核，而不是在电子壳层。这种类型的时钟提供的优点，如对场诱导的系统频率偏移的不敏感性，并有机会获得高稳定性，从询问许多核在固态。实验工作主要集中在Th-229的低能（约8 eV）同质异能跃迁。我们回顾了旨在直接光学观察这种转变的实验的现状，并概述了高分辨率激光光谱实验的计划。
2015-02-25 nucl-ex physics.atom-ph
Synthetic dimensions and spin-orbit coupling with an optical clock transition
基于耦合双电子$^{173}$ Yb原子两个长寿命电子态的单光子光钟跃迁，我们提出了一种在超冷量子气体中合成自旋轨道相互作用的新方法.通过将电子态映射到沿着合成“电子”维度的有效位点上，我们设计了具有可调磁通量的合成费米子梯。我们已经检测到的自旋轨道耦合与光纤链路增强的时钟光谱，并直接测量手性边缘电流的出现，探测它们作为磁场通量的函数。这些结果为研究超冷原子气体的拓扑态开辟了新的方向。
2016-09-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Resolved atomic interaction sidebands in an optical clock transition
本文报道了当处于微开尔文温度的原子被限制在二维（2D）光晶格中时，在${}^{87}$ Sr光钟跃迁中观察到的分辨原子相互作用边带（ISB）。ISB是发生在被限制在准一维几何结构中的原子之间的强相互作用的表现，并且当限制沿一维松弛时消失。ISB的出现与[1]中最近观察到的碰撞频移抑制有关。在目前的温度下，ISB可以解决，但范围很广。在较低的温度下，预计ISB会明显变窄，并可用作强相互作用的碱土气体中的强大光谱工具。
2011-04-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Black-body radiation shift of the Ga$^{+}$ clock transition
在300 K下计算了Ga $^+$ $4s^2 \ ^1S^e_0 \to 4s4p \ ^3P^o_0$时钟跃迁的黑体辐射位移为$-$ $0.0140 \pm 0.0048$ Hz。小的位移是一致的，与其他第III族离子的时钟跃迁的黑体位移是一个类似的大小。用组态相互作用方法计算了Ga的$^+$ $4s^2 \ ^1S^e_0$、$4s4p \ ^3P^o_0$和$4s4p \ ^1P^o_1$态的极化率。分析的一个副产品涉及Ga $^{2+}$离子的低位谱和振子强度的大规模计算。
2013-06-07 physics.atom-ph
Absolute frequency measurement of the 40Ca+ S1/2 - D5/2 clock transition
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却的~（40）Ca ~+离子在10^{-15}能级上的第一次绝对跃迁频率测量。在此测量中，频率梳参考LNE-SYRTE的可移动Cs原子喷泉钟，并用于测量S1/2-D5/2电四极跃迁频率。经过系统漂移校正后，得到了时钟跃迁频率f_Ca+ = 411 042 129 776 393.2（1.0）Hz，其对应的分数不确定度在Cs标准的3倍以内。未来的改进预计将导致超过最好的铯喷泉钟的不确定性。此外，我们确定D5/2水平的Lande g因子为gD 5/2=1.2003340（3）。
2008-06-09 physics.atom-ph
High-precision atomic clocks with highly charged ions: nuclear spin-zero $f^{12}$-shell ions
使用高电荷离子的光学原子钟在第19位有效数字的计量学上有着诱人的前景。在这里，我们研究高电荷离子的$4f^{12}$基态电子构型内的跃迁。我们考虑缺乏超精细结构的同位素，并表明通过使用特别选择的虚拟时钟跃迁，可以有效地减少电子四极矩耦合到捕获电场梯度的不利影响。估计的系统分数时钟精度被证明是低于$10^{-19}$。
2012-09-18 physics.atom-ph physics.optics 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
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
Magic wavelength at 477 nm for the strontium clock transition
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Nanyang Quantum Hub, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学学院南洋量子中心）；MajuLab, International Joint Research Unit IRL 3654, CNRS, Université Côte d’Azur, Sorbonne Université, National University of Singapore, Nanyang Technological University, Singapore（MajuLab，国际联合研究单位IRL 3654，法国国家科学研究中心，蔚蓝海岸大学，索邦大学，新加坡国立大学，南洋理工大学，新加坡）
本研究通过光学偶极陷阱中的AC-史塔克移位光谱学测量了477纳米的魔法波长，该波长比常见813纳米短，对物质波干涉术和量子模拟具有重要意义。
2026-01-06 physics.atom-ph
