論文の概要: A multi-ion optical clock with $\mathbf{5 \times 10^{-19}}$ uncertainty

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23446v1
• Date: Tue, 24 Mar 2026 17:18:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-25 19:53:37.607931
• Title: A multi-ion optical clock with $\mathbf{5 \times 10^{-19}}$ uncertainty
• Title（参考訳）: $\mathbf{5 \times 10^{-19}}$不確実性を持つ多重イオン光時計
• Authors: Melina Filzinger, Martin R. Steinel, Jian Jiang, Daniel Bennett, Tanja E. Mehlstäubler, Ekkehard Peik, Nils Huntemann,
• Abstract要約: 我々は、5.3times10-19$、最大10Srイオンの周波数不確実性を有するマルチイオン光原子時計について報告する。 これらの結果は、平均時間と最先端精度を低減した頑健なマルチイオンクロック動作を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5818974051199532
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Today's most accurate clocks are based on laser spectroscopy of electronic transitions in single trapped ions and feature fractional frequency uncertainties below $1\times10^{-18}$. Scaling these systems to multiple, simultaneously interrogated ions reduces measurement times, driving recent advances in multi-ion clocks. However, maintaining state-of-the-art systematic uncertainties while increasing the number of ions remains a central challenge. Here, we report on a multi-ion optical atomic clock with a fractional frequency uncertainty of $5.3\times10^{-19}$ and up to 10 \Sr ions. Ion-resolved state detection enables minimization of position-dependent shifts, with residual effects suppressed below the $10^{-20}$-level. Clock operation with eight to ten ions reduces the measurement time by a factor of 4.8 compared to single-ion operation. A comparison with an established \Yb single-ion clock yields an unperturbed frequency ratio of $0.6926711632159660405(20)$, with a statistical uncertainty of $0.9\times10^{-18}$ and a combined uncertainty of $2.9\times 10^{-18}$. These results demonstrate robust multi-ion clock operation with reduced averaging time and state-of-the-art accuracy.
• Abstract（参考訳）: 今日の最も正確な時計は、1つの閉じ込められたイオン中の電子遷移のレーザー分光と、1/times10^{-18}$以下の分数周波数の不確かさに基づいている。 これらのシステムを複数個のイオンに拡張することで測定時間を短縮し、近年のマルチイオンクロックの進歩を加速させる。 しかし、イオンの数を増やしながら、最先端の系統的な不確実性を維持することは、依然として中心的な課題である。 ここでは,5.3\times10^{-19}$,最大10 \Srイオンの周波数不確実性を有するマルチイオン光原子時計について報告する。 イオン分解状態検出は、位置依存シフトの最小化を可能にし、残留効果は10-20$レベル以下で抑制される。 8イオンから10イオンのクロック操作は、単イオン操作と比較して測定時間を4.8倍に削減する。 確立された \Yb 単一イオン時計との比較では、0.6926711632159660405(20)$、統計的不確実性は0.9\times 10^{-18}$、合計不確実性は2.9\times 10^{-18}$となる。 これらの結果は、平均時間と最先端精度を低減した頑健なマルチイオンクロック動作を示す。

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