Новые результаты в области прецизионной квантовой метрологии ИЛФ СО РАН

Квантовые сенсоры и атомные стандарты частоты на основе ультрахолодных атомов являются одними из основных бурно развивающихся направлений атомной физики. Достигнутый уровень точности оптических стандартов частоты \( \Delta \nu/\nu_0 \) < 10^-18 открывает новые горизонты для развития фундаментальных исследований, таких как исследование влияния гравитационного воздействия поля Земли на пространственно-временной континуум [1–2], тесты постоянства фундаментальных констант [3–4], проверки общей теории относительности, Лоренц-инвариантности пространства [5], поиск темной материи [6] и др.

Для достижения рекордных уровней точности измерений как в современных стандартах частоты, так и квантовых сенсорах на основе волн материи, необходимы учет и подавление систематических сдвигов частоты реперных резонансов, имеющих различную природу. Так, например, для стандарта частоты на основе одиночного иона ¹⁷¹Yb⁺ дальнейший прогресс в увеличении точности может быть связан с контролем и подавлением сдвигов, обусловленных действием равновесного теплового излучения, систематических сдвигов, обусловленных остаточным магнитным полем и сдвигов, связанных с квадратичным эффектом Доплера [7].

В докладе будут представлены новые результаты в области прецизионных стандартов частоты, квантовых сенсоров на основе волн материи и атомных магнитометров, развиваемых в Институте лазерной физики СО РАН.

Литература

1) Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N., et al. Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks // Nature Photonics. 2020. Vol. 14. P. 411–415.

2) McGrew W. F., Zhang X., Fasano R. J., et al. Atomic clock performance enabling geodesy below the centimetre level // Nature. 2018. Vol. 564. P. 87–90.

3) Godun R. M., Nisbet-Jones R.B.R., Jones J. M., et. al. Frequency ratio of two optical clock transitions in 171Yb+ and constraints on the time variation of fundamental constants // Phys. Rev. Lett. 2014. Vol.113. P. 210801.

4) Huntemann N., Lipphardt B., Tamm Chr., et. al. Improved Limit on a temporal variation of 𝑚𝑝/𝑚𝑒 from Comparisons of Yb+ and Cs Atomic Clocks // Phys. Rev. Lett. 2014. Vol. 113. P. 210802.

5) Dreissen L. S., Yeh Ch.-H, Fürst H. A., et. al. Improved bounds on Lorentz violation from composite pulse Ramsey spectroscopy in a trapped ion // Nature Communications. 2022. Vol. 13. P. 7314.

6) Arvanitaki A., Huang J., Tilburg K. V. Searching for dilaton dark matter with atomic clocks // Phys. Rev. D. 2015. Vol. 91. P. 015015.

7) Yudin V. I., Taichenachev A. V., Basalaev M. Yu., et al. Combined atomic clock with blackbody-radiation-shift-induced instability below 10−19 under natural environment conditions // New Journal of Physics. 2021. Vol. 23. P. 023032.