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Phys.Rev.Lett.|用关联谱实现两台独立27Al+光钟寿命极限的探询

编译者:Precisionatom 2020发布时间:2021-3-5点击量:1056 来源栏目:研究进展

高稳定频率比对是包括时频计量、相对论大地测量学和基本物理检验在内的很多原子光钟应用的基础。利用光钟进行的测量通常是将激光器稳定到基于原子跃迁概率的共振线上。其中,激光频率噪声因为限制了探测时间而有效地展宽了原子共振的线宽,从本质上导致了测量不确定度。同时它也在两次钟探询之间的死时间内引入噪声。最近已经有了一些提高激光稳定度的工作进展,利用同步探询技术来消除Dick效应噪声,但是仍然没有达到在原子元素自然线宽下探询众多原子钟跃迁所需要的稳定度。关联谱是一种可替代的频率比对技术,它通过使用同一激光来同时探询两个原子(或者两个原子团)来避免这些限制,这使得其能够共模消除激光噪声,而探询时间长于激光的相干时间。

2020年12月9日,美国国家标准与技术研究所、科罗拉多大学和阿贡国家实验室的研究人员在《物理评论快报》上发表了题为“Lifetime-Limited Interrogation of Two Independent 27Al+ Clocks Using Correlation Spectroscopy”的文章,并获得了编辑推荐。他们将这种关联谱技术用于测量两台基于27Al+离子1S0 - 3P0跃迁的独立光钟之间稳定度测量。通过稳定两台光钟之间不同相位噪声的主要来源,他们在同步Ramsey探询过程中观测到了光钟之间相干性,在1.12×〖10〗^15 Hz频率下相干时间达到了8 s。在死时间可以忽略的情况下,关联谱信号对比度与20.6 s 3P0态寿命是一致的。这表示对于长于探询延时的平均周期,测量不确定度为(1.8±0.5)× 〖10〗^(-16)⁄√(τ⁄s)。

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