論文の概要: Reduction of Magnetic-Field-Induced Shift in Quantum Frequency Standards Based on Coherent Population Trapping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.11587v1
- Date: Mon, 17 Feb 2025 09:21:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-18 14:08:59.515929
- Title: Reduction of Magnetic-Field-Induced Shift in Quantum Frequency Standards Based on Coherent Population Trapping
- Title（参考訳）: コヒーレント人口トラッピングに基づく量子周波数標準における磁場誘起シフトの低減
- Authors: V. I. Vishnyakov, D. V. Brazhnikov, M. N. Skvortsov,
- Abstract要約: マイクロ波量子周波数標準(原子時計)におけるクロック「0-0」遷移の磁場誘起周波数シフト(MFS)について,コヒーレント集団トラップ(CPT)を8,7$Rb蒸気で観測した。
Pound-Drever-Hall 法を用いることで、MFS のクロック遷移への影響を$approx,$3.2$$$,times,$10-13$delta B2$mG$-2$に抑えることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We investigate the magnetic-field-induced frequency shift (MFS) of the clock "0-0" transition in the microwave quantum frequency standard (atomic clock) based on coherent population trapping (CPT) in $^{87}$Rb vapor. To scan the CPT resonance and to form the error signal, a method analogous to the Pound-Drever-Hall (PDH) technique in the optical frequency range is employed, where the modulating frequency ($f_m$) significantly exceeds the resonance linewidth (FWHM). The experiments demonstrate that this technique offers brilliant capabilities for controlling the sensitivity of the clock transition frequency to magnetic field variations in the vapor cell compared to the conventional method with low-frequency modulation ($f_m$$\,\ll\,$FWHM). Specifically, the PDH technique provides several optimal values of the bias magnetic field generated by the solenoid, at which the "0-0" transition frequency exhibits extremely low sensitivity to small variations in the external magnetic field. Furthermore, these magnetic field values can be easily adjusted by changing $f_m$, which is relevant for optimization of the atomic clock's operating regime. The experimental results show that by using the PDH technique, the influence of MFS on the clock transition can be suppressed down to $\approx\,$$3.2$$\,\times\,$$10^{-13}$$\delta B^2$ mG$^{-2}$. These findings can be leveraged both to relax stringent requirements for magnetic field shielding in state-of-the-art CPT-based miniature atomic clocks (MACs) and to build a new generation of such clocks with long-term frequency stability better than $10^{-12}$.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波量子周波数標準(原子時計)におけるクロック「0-0」遷移の磁場誘起周波数シフト(MFS)を,$^{87}$Rb蒸気のコヒーレント集団トラップ(CPT)に基づいて検討した。
CPT共鳴を走査して誤差信号を形成するために、変調周波数(f_m$)が共振線幅(FWHM)を大幅に超える光周波数範囲におけるPund-Drever-Hall(PDH)技術に類似した手法を用いる。
実験により, この手法は, 低周波変調法(f_m$$\,\ll\,$FWHM)に比べて, 気相セルの磁場変化に対するクロック遷移周波数の感度を制御できることがわかった。
具体的には、PDH法は、ソレノイドによって生じるバイアス磁場の最適値をいくつか提供し、「0-0」遷移周波数は、外部磁場の小さな変動に対して非常に低い感度を示す。
さらに、これらの磁場値は、原子時計の動作状態の最適化に関係した$f_m$を変更することで容易に調整できる。
実験により、PDH法を用いて、MFSのクロック遷移への影響を$\approx\,$3.2$$\,\times\,$10^{-13}$$$\delta B^2$mG$^{-2}$に抑えることができた。
これらの知見は、最先端のCPTベースのミニチュア原子時計(MAC)における磁場遮蔽の厳密な要求を緩和し、10〜12ドル以上の長期周波数安定性を持つ新しい世代のクロックを構築するために利用することができる。
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