被困在光场中的超冷碱土原子是丰富的物理系统,是量子信息处理 [ 1 – 4 ]、多体哈密顿量的量子模拟 [ 5 – 9 ] 和量子计量 [ 10 – 14 ] 的有吸引力的候选者。在每种情况下,同时询问许多原子都有助于提高测量精度,但也会产生高原子密度,并且有可能在具有多个原子的晶格位置发生原子间碰撞。对于量子信息和模拟,这些相互作用可能是一个关键特征;然而,对于量子计量,它们带来了不受欢迎的复杂性。例如,碰撞会导致原子钟中密度相关的频率偏移。在所有情况下,都需要很好地理解和控制这些相互作用。为了限制晶格钟中的相互作用,提出了使用超冷自旋极化费米子来利用 s 波碰撞的费米抑制,同时冻结更高的分波贡献。这种费米抑制源于量子统计,它规定相同的费米子粒子只能通过奇数分波碰撞。然而,在费米子 87 Sr(I ¼ 9 = 2)[ 11 , 15 , 16 ] 和 171 Yb(I ¼ 1 = 2)[ 12 ] 中测量到了微小的碰撞偏移,这可能会损害晶格钟的最终精度。我们发现,对于 87 Sr,即使最初无法区分的费米子,s 波碰撞也可能发生 [ 15 , 17 – 19 ]。这些碰撞之所以能够发生,是因为轻原子相互作用引入了一定程度的不均匀性,使费米子变得略微可区分。相比之下,使用 171 Yb,我们在此强调了 p 波碰撞在费米子晶格时钟系统中可以发挥的重要作用。在量子统计的帮助下,我们通过以最先进的精度进行测量以及定量理论模型,展示了 Yb 晶格时钟中冷碰撞的完整图像。此外,我们展示了消除碰撞偏移的新技术,可用于大大降低时钟不确定性。为了简化涉及许多晶格陷阱两级原子相互作用碰撞的复杂系统
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