Robust artificial clock transition by continuous dynamical decoupling in multi-ion calcium crystals
- verfasst von
- Lennart Pelzer
- Abstract
Optische Atomuhren erreichen außergewöhnlich niedrige Frequenzunsicherheiten. Daher sind sie selbst für Anwendungen neben der Zeitbestimmung ein nützliches Werkzeug. Erweiterungen des Standardmodells der Teilchenphysik können durch sie getestet werden und somit können sie helfen, ungelöste Diskrepanzen dieser Modelle mit dem beobachteten Universum aufzudecken. Außerdem werden Höhenmessungen nach Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie ermöglicht. Uhrenvergleiche über lange Distanzen können verwendet werden, um geodätische Modelle des Gravitationspotentials der Erde zu verbessern. Viele Atomarten und Techniken konkurrieren um die Realisierung der genauesten Uhr. Derzeit hat die Aluminium- Einzelionenuhr die höchste Genauigkeit. Aufgrund ihrer Limitierung durch Quanten-Projektions-Rauschen sind lange Mittelungszeiten erforderlich. Dies ist ein großer Nachteil für einige der oben genannten Anwendungen. Mehrionenkristalle bieten ein größeres Signal-zu-Rauschverhältnis, die Erhaltung ihrer Frequenzgenauigkeit wird jedoch durch die starken Einschlusspotentiale erschwert, welche die atomare Resonanz verschieben. Diese Arbeit beinhaltet die experimentelle Realisierung einer kontinuierlich dynamischen Entkopplungstechnik. Maßgeschneiderte Radiofrequenzfelder werden zur Kopplung von Zeeman- Zuständen genutzt, um einige Frequenzverschiebungen in 40Ca+ Kristallen abzuschwächen. Der künstlich erzeugte Uhrenübergang hat das Potenzial, zu vielversprechenderen Übergängen anderer Atomarten aufzuschließen. Dies gilt in Hinblick auf seine geringe Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldfluktuationen, sowie der unterdrückten Quadrupol- und tensoriellen,dynamischen Stark-Verschiebung. Für den künstlichen Übergang werden lange Kohärenzzeiten in Mehrionen 40Ca+ Kristallen erreicht. Der Austausch von Gitteruhren in einer Hybriduhr durch große Ionenkristalle wird aufgrund der langen Kohärenzzeiten ihres künstlichen Übergangs denkbar. Außerdem ist der künstliche Übergang für Anwendungen interessant, bei denen Frequenzunterschiede auf einer kurzen Zeitskala bestimmt werden müssen.
- Organisationseinheit(en)
-
QUEST Leibniz Forschungsschule
- Typ
- Dissertation
- Anzahl der Seiten
- 178
- Publikationsdatum
- 2023
- Publikationsstatus
- Veröffentlicht
- Elektronische Version(en)
-
https://doi.org/10.15488/13239 (Zugang:
Offen)
