トラップされた単一と多数個のイッテルビウムイオンを組み合わせた超高精度光時計

结合单个和多个捕获镱离子的超高精度光学时钟

• 批准号: 21H01013
• 负责人: 杉山 和彦
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01013/
• 关键词: イオントラップ; 光周波数標準; イッテルビウムイオン

2S1/2-2F7/2時計遷移を励起するには2台のイオントラップ装置が必要である。2台目の単一イオン用RFトラップ装置の改良をおこなった。これまでこの装置では、冷却レーザー光が1方向からしか導入されていなかった。冷却が3次元には達成されないため、到達温度が7 mK と高かった。そこで、1台目の単一イオン用RFトラップ装置で昨年度までに確立した冷却技術を導入した。冷却レーザー光を2方向から導入し、永年運動を3次元とも冷却できるようにした。また、2方向の冷却レーザー光を利用したRF光子相互相関測定とトラップポテンシャルの変調を組み合わせて、マイクロ運動の3次元最小化を簡易的ながら実現した。到達温度や不確かさ評価をおこなうことに加えて同位体シフトの測定を視野に入れて、2S1/2-2D5/2時計遷移励起用レーザー系に、2系統目の外部共振器型半導体レーザーのシステムを追加した。1系統目とは独立したオフセット周波数を与えて、1系統目の線幅狭窄化レーザーに位相同期させた。これまでに明らかになった長時間連続運転の必要性を考慮して、温度安定化した外部共振器型半導体レーザーを作製し、第二高調波発生は光共振器を用いない構成とした。1台目のトラップ装置を用いて、1系統目と同等に時計遷移分光が可能であること、位相同期を保って12時間以上の連続運転が可能であることを確認した。並行して1台目のトラップ装置を用いて、ドップラー冷却限界達成のための条件を完全に見破るために、2S1/2-2D5/2時計遷移分光による到達温度測定を継続した。冷却レーザーのパワーを下げることで、2 mK 程度まではほぼ確実に達成できることがわかってきたが、冷却限界0.5 mK に近づくための条件は、なおはっきりしていない。リニアRFトラップについては、真空槽内の電気配線を完了し、真空に保てることを確認した。

2S1/2-2F7/2 timepiece migration is necessary to encourage the installation of two chronograph devices. The 2nd item is an improved version of the RF トラップ device used in the single イオン.これまでこの device では, cooling レーザー光が1 direction からしか Import されていなかった. Cooling が3-dimensional には achieved されないため, reached temperature が7 mK と高かった. The cooling technology that was established last year using the RF トラップ device of the No. 1 project was introduced. Cooling レーザーlight を2 direction から introduction し, Eternal Movement 3-dimensional とも cooling できるようにした.また、2-direction cooling レーザー光をUsing したRF photon cross-correlation measurement とトラップポテンシャルの変剉を组み合せて, マイクロmotion の3-dimensional minimum を Simple ながら実成した. Arrival temperature is not certain The D5/2 timepiece has been migrated to the レーザー series and the 2-system external resonator type semiconductor レーザーのシステムを has been added. The 1-system mesh independent filter has the same cycle number as the 1-system mesh and the 1-system mesh narrowing line width filter.これまでに明らかになったConsider the necessity of long-term continuous operation, して, and temperature stabilization したExternal The resonator-type semiconductor is manufactured and the second high-frequency wave-generated optical resonator is made of silicon. It is possible to transfer the spectrometer to the same timepiece as the 1-unit のトラップ device and the 1-system unitこと、The same period of time is guaranteed and the 12-hour or longer continuation of the luck is possible and the confirmation is possible. Parallel 1-unit のトラップ device has been completed with いて and ドップラー cooling limits.に见波るために、2S1/2-2D5/2 timepiece migration spectrometry によるreach temperature measurement を継続した. Cooling レーザーのパワーを下げることで、2 mK The degree of success is achieved, and the cooling limit is 0.5 mKにNearly づくためのcondition は, なおはっきりしていない. The RF wiring has been completed, the electrical wiring in the vacuum chamber has been completed, and the vacuum protection has been confirmed.

项目成果

周波数比較のためのYb+ 2S1/2－2D5/2時計遷移単一イオン分光計の開発

开发用于频率比较的Yb+ 2S1/2-2D5/2时钟跃迁单离子谱仪

• 发表时间: 2023
• 作者: 片桐光陽;吉田圭佑;今井康貴;杉山和彦
• 通讯作者: 杉山和彦

Development of two single-ion spectroscopy sysytems for the 2S1/2 - 2D5/2 transition in ytterbium ions towards measurement of isotope shifts

开发两种单离子光谱系统，用于镱离子的 2S1/2 - 2D5/2 跃迁，以测量同位素位移

• 发表时间: 2023
• 作者: Keisuke Yoshida;Mitsuharu Katagiri;Hwasun Jo;Yusuke Ueno;Takayuki Morimoto;and Kazuhiko Sugiyama
• 通讯作者: and Kazuhiko Sugiyama

RFトラップに閉じ込めた単一イオンのマイクロモーション最小化とラム・ディッケ領域への閉じ込め

射频陷阱中限制的单个离子的微动最小化和兰姆-迪克区域的限制

• 发表时间: 2022
• 作者: 趙花純;杉山和彦;今井康貴
• 通讯作者: 今井康貴