秒の再定義への貢献を目指したＹｂ／Ｓｒ光格子時計の周波数比計測に関する研究

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本年度は、主に産業技術総合研究所（産総研）におけるYb光格子時計とSr光格子時計の比較、すなわちYb/Sr時計遷移周波数比の測定を行った。まず、前年度に行ったSr光格子時計の系統不確かさ低減の結果を受けて、不確かさの再評価を行ったところ1.1×10^-16となった。この値は以前に産総研のグループが報告した値の1/3以下であり、典型的な原子泉型Cs原子時計よりも小さな値である。次に、このSr光格子時計と、産総研のYb光格子時計の間の周波数比を6日間（計約70000秒）にわたって測定した。周波数比計測の統計不確かさは5.1×10^-17となった。一方、Sr・Yb光格子時計のトータルの系統不確かさは4.1×10^-16であり、系統不確かさによって制限される測定となった。この結果は、前回の報告では統計不確かさで制限されていたことを考えると、我々のグループとしては大きな進歩となった。その要因は、前年度に行ったSr光格子時計の長期運転に向けた堅牢化が功を奏したものといえる。以上の結果はメトロロジーの分野において権威と伝統ある雑誌であるMetrologiaにて発表した。さらに、本論文を根拠に、consultative committee for time and frequency (CCTF)と呼ばれる、秒の再定義に向けた議論を行う会議にて我々の周波数比の値を報告し、光格子時計による秒の再定義への動きに貢献した。上記の論文を発表した後も、Yb/Sr時計遷移周波数比の値の再現性を確認するために2020年12月～2021年1月にわたって10回程度実験を行った。この実験の中で、さらなる周波数安定度の向上と不確かさの低減を行った。また、周波数比計測の実験における周波数安定度について、新たな知見が得られた。実験の詳細については発表に向けて共同研究者と調整中である。