論文の概要: High-Stability Single-Ion Clock with $5.5\times10^{-19}$ Systematic Uncertainty
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.13071v1
- Date: Thu, 17 Apr 2025 16:32:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-18 14:35:31.964724
- Title: High-Stability Single-Ion Clock with $5.5\times10^{-19}$ Systematic Uncertainty
- Title（参考訳）: 5.5\times10^{-19}$システマティック不確かさによる高安定性シングルイオンクロック
- Authors: Mason C. Marshall, Daniel A. Rodriguez Castillo, Willa J. Arthur-Dworschack, Alexander Aeppli, Kyungtae Kim, Dahyeon Lee, William Warfield, Joost Hinrichs, Nicholas V. Nardelli, Tara M. Fortier, Jun Ye, David R. Leibrandt, David B. Hume,
- Abstract要約: 5.5 times10-19$と3.5 times10-16/sqrttau/mathrms$の周波数安定性を有する単一イオン光原子時計を報告する。
27ドルAl$+イオンの量子論理分光に基づく。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.06992219558038
- License:
- Abstract: We report a single-ion optical atomic clock with fractional frequency uncertainty of $5.5\times10^{-19}$ and fractional frequency stability of $3.5 \times10^{-16}/\sqrt{\tau/\mathrm{s}}$, based on quantum logic spectroscopy of a single $^{27}$Al$^+$ ion. A co-trapped $^{25}$Mg$^+$ ion provides sympathetic cooling and quantum logic readout of the $^{27}$Al$^+$ $^1$S$_0\leftrightarrow^3$P$_0$ clock transition. A Rabi probe duration of 1 s, enabled by laser stability transfer from a remote cryogenic silicon cavity across a 3.6 km fiber link, results in a threefold reduction in instability compared to previous $^{27}$Al$^+$ clocks. Systematic uncertainties are lower due to an improved ion trap electrical design, which reduces excess micromotion, and a new vacuum system, which reduces collisional shifts. We also perform a direction-sensitive measurement of the ac magnetic field due to the RF ion trap, eliminating systematic uncertainty due to field orientation.
- Abstract（参考訳）: 我々は、1つの$^{27}$Al$^+$イオンの量子論理分光に基づいて、5.5\times10^{-19}$の分数周波数不確実性と3.5 \times10^{-16}/\sqrt{\tau/\mathrm{s}}$の分数周波数安定性を報告した。
共振された$^{25}$Mg$^+$イオンは、$^{27}$Al$^+$$^1$S$_0\leftrightarrow^3$P$_0$クロック遷移の共振冷却と量子論理の読み出しを提供する。
1sのラビプローブは、遠隔の極低温シリコン空洞から3.6kmのファイバーリンクを通してレーザーの安定性を保ち、以前の$^{27}$Al$^+$クロックと比べて不安定性の3倍の減少をもたらす。
イオントラップ電気設計の改善により、過度のマイクロモーションを低減し、衝突のシフトを減少させる新しい真空システムにより、系統的な不確実性が低下する。
また、RFイオントラップによる交流磁場の方向感度測定を行い、磁場配向による系統的不確実性を排除した。
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