論文の概要: An optical atomic clock using $4D_J$ states of rubidium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.09352v1
- Date: Thu, 13 Jun 2024 17:40:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-14 16:25:49.636574
- Title: An optical atomic clock using $4D_J$ states of rubidium
- Title（参考訳）: ルビジウムの4D_J$状態を用いた光原子時計
- Authors: Alisher Duspayev, Carlos Owens, Bineet Dash, Georg Raithel,
- Abstract要約: ルビジウム中の2光子5S_1/2正ローローロー4D_J$遷移を用いた光原子時計の解析を行った。
微細構造状態4D_3/2$と4D_5/2$の4つの1色および2色の励起スキームを詳細に検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7499722271664147
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We analyze an optical atomic clock using two-photon $5S_{1/2} \rightarrow 4D_J$ transitions in rubidium. Four one- and two-color excitation schemes to probe the fine-structure states $4D_{3/2}$ and $4D_{5/2}$ are considered in detail. We compare key characteristics of Rb $4D_J$ and $5D_{5/2}$ two-photon clocks. The $4D_J$ clock features a high signal-to-noise ratio due to two-photon decay at favorable wavelengths, low dc electric and magnetic susceptibilities, and minimal black-body shifts. Ac Stark shifts from the clock interrogation lasers are compensated by two-color Rabi-frequency matching. We identify a "magic" wavelength near 1060~nm, which allows for in-trap, Doppler-free clock-transition interrogation with lattice-trapped cold atoms. From our analysis of clock statistics and systematics, we project a quantum-noise-limited relative clock stability at the $10^{-13}/\sqrt{\tau(s)}$-level, with integration time $\tau$ in seconds, and a relative accuracy of $\sim 10^{-13}$. We describe a potential architecture for implementing the proposed clock using a single telecom clock laser at 1550~nm, which is conducive to optical communication and long-distance clock comparisons. Our work could be of interest in efforts to realize small and portable Rb clocks and in high-precision measurements of atomic properties of Rb $4D_J$-states.
- Abstract（参考訳）: 2光子5S_{1/2} \rightarrow 4D_J$transitions in rubidium を用いて光原子時計の解析を行った。
微細構造状態4D_{3/2}$と4D_{5/2}$の4つの1色および2色の励起スキームを詳細に検討する。
Rbの4D_J$と5D_{5/2}の2光子クロックの主な特性を比較した。
4D_J$クロックは、2光子崩壊による高信号対雑音比、低dc電気および磁気感受性、最小限の黒体シフトを特徴としている。
クロック尋問レーザからのAc Starkシフトは、2色ラビ周波数マッチングによって補償される。
1060〜nm付近の「魔法の」波長を同定し,格子トラップによる低温原子によるドップラーフリーのクロック遷移検査を可能にする。
クロック統計とシステマティックスの分析から、積分時間$\tau$秒、相対精度$\sim 10^{-13}$の量子ノイズ制限相対クロック安定性を10^{-13}/\sqrt{\tau(s)}$レベルに予測する。
本稿では,光通信と長距離クロックの比較に寄与する1個のテレコムクロックレーザを1550〜nmで実現するための潜在的アーキテクチャについて述べる。
我々の研究は、小型でポータブルなRbクロックの実現と、Rb4D_J$状態の原子特性の高精度測定への取り組みに興味があるかもしれない。
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