新的光学原子“镊子”可能是最准确和精确的计时员

Adam Shaw，Ivaylo Madjarov和Manuel Endres在Caltech的基于激光的仪器上工作。

世界各地使用原子钟来精确地告诉时间。每个时钟的每个“勾选”取决于原子振动及其对周围电磁场的影响。今天使用的标准原子钟，基于原子铯，通过“计数”无线电频率告诉时间。这些时钟可以测量每亿亿秒的精度为一秒钟。测量光的光频率的较新的原子钟更精确，并且最终可能更换基于无线电的原子钟。

现在，CALTECH和喷气式推进实验室（JPL）的研究人员由CALTECH为美国宇航局管理，已经提出了一种新的设计，用于光学原子钟，该设计仍然是最准确和精确的最准确和精确的光学原子钟（准确性是指的时钟能够正确识别时间和精度的能力是指其在细节细节中的时间的能力。绰号“镊子时钟”，它采用了所谓的激光镊子来操纵磷原子的技术。

Manuel Endres表示，物理学家的目标之一是能够尽可能地恰恰恰先告诉时刻，Caltech的助理教授，他们领导了一个新论文，这些论文描述了期刊物理评论X的结果。 endres解释说，虽然计数时间的日常目的可能不需要超精确的时钟，但它们可能导致基本物理研究以及尚待想象的新技术。

新时钟设计在已使用的两种类型的光学原子钟上构建。第一型基于单个被捕获的带电原子或离子，而第二种使用捕获的数千个中性原子被捕获在所谓的光学晶格中。在捕获离子方法中，只需要精确地隔离和控制一个原子（离子），并且这提高了时钟的准确性。另一方面，光学晶格方法具有多个原子 - 具有更多原子的原子，由于磷原子的随机量子波动而产生的不确定性较少。

来自Endres'组的原子钟设计基本上结合了两种设计的优点，从而获得了两者的好处。而不是使用许多原子的集合，与光学晶格方法的情况一样，新设计使用40个原子 - 并且这些原子精确地控制激光镊子。在这方面，新的设计不仅有利于具有多个原子，而且允许研究人员控制这些原子。

“这种方法桥接了两个物理单轨控制技术和精确测量的分支机构，”伊世纪·研究生和新研究的领导作者伊世纪·麦贾罗夫说。“我们正在开创一个原子钟的新平台。”

Madjarov解释说，通常，原子钟中的原子用作调谐叉子，以帮助稳定电磁频率或激光。“我们的激光的振荡用作计数时间流逝的摆锤。原子是一种非常可靠的参考，确保摆锤以恒定的速度摆动。“

该团队表示，新系统非常适合将来研究量子技术研究。这些系统中的原子可以变得缠结，或全局连接，并且这种缠绕状态可以进一步稳定时钟。“我们的方法还可以为量子计算和通信架构构建桥梁，”endres说。“通过在物理学中合并不同的技术，我们已经进入了一个新的前沿。”

参考：由Ivaylo S. Madjarov，Alexandre Cooper，Adam L. Shaw，Jacob P.Covey，瓦拉迪米尔Schkolnik，Tai Hyun Yoon，Jason R. Williams and Manuel Endres，2019年12月11日，Jason R. Cover，2019年12月11日，雅典·斯科迪，雅各··斯科迪物理审查x.doi：
10.1103 / physrevx.9.041052

物理审查X纸标题为一个具有单原子读数的原子阵列光学时钟，由国家科学基金会和科学研究空军办公室资助。其他作者包括：Alexandre Cooper-Roy，原名在Caltech，现在在滑铁卢大学;亚当肖，雅各布Covey和Caltech的Tai Hyun Yoon;和弗拉基米尔·施克尔尼克和杰森威廉姆斯的JPL。