^{115} 在^{+}-^{172} Yb^{+} 库伦水晶时钟与2.5×10^{-18} 系统不确定性

科学领域:

• 原子物理 原子物理
• 量子计量学 量子计量学
• 光学时钟的使用方法

背景情况:

• 原子钟对于基础物理测试和计时至关重要.
• 以前的时钟在准确性和稳定性方面面临限制.
• 混合物种离子晶体为克服这些局限性提供了一个有希望的方法.

研究的目的:

• 为了呈现一个可扩展的混合物种库伦水晶原子钟.
• 为了利用 ^{1}S_{0}^{3}P_{0} 过渡在 ^{115}In^{+} 时钟操作.
• 为了实现高精度的频率测量和比较.

主要方法:

• 在库伦晶体中捕捉 ^{115}In^{+} 和 ^{172}Yb^{+} 离子.
• 使用 ^{172}Yb^{+} 离子进行交感冷却.
• 使用一个有条件的准备序列与合控制可重复的询问.

主要成果:

• 使用1In^{+}-3Yb^{+}晶体演示了时钟操作,实现了2.5×10^{-18}的相对系统不确定性.
• 报告了绝对频率测量结果,不确定性为1.3×10^{-16}.
• 在{115}In^{+}和{171}Yb^{+} (E3) 时钟之间实现了迄今为止最准确的频率比测量,分数不确定性为4.4×10^{-18}.

结论:

• 混合物库伦布水晶时钟为高精度计时提供了一个可扩展的平台.
• 这项工作显著改善了频率比测量,特别是在{115}In^{+}/^{87}Sr.
• 开发的时钟技术为未来的计量学和基础科学进步铺平了道路.