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World File Search System钟中
非定域时钟中广义相对论时间膨胀的通用量子修改
相对论通过世界线将每个运动物体与一个固有时联系起来。然而在量子理论中，这种明确定义的轨迹是被禁止的。在介绍量子钟的一般特征之后，我们证明，在弱场、低速极限下，当运动状态为经典（即高斯）时，所有“良好”量子钟都会经历广义相对论所规定的时间膨胀。另一方面，对于非经典运动状态，我们发现量子干涉效应可能导致固有时与时钟测量的时间之间出现显著差异。这种差异的普遍性意味着它不仅仅是一个系统误差，而是对固有时本身的量子修改。我们还展示了时钟的离域性如何导致其测量时间的不确定性增大——这是时钟时间与其质心自由度之间不可避免的纠缠的结果。我们展示了如何通过在读取时钟时间的同时测量其运动状态来恢复这种丢失的精度。
光晶格钟中的 p 波冷碰撞
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