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World File Search System频率偏移
利用苯硼酸水凝胶夹层射频谐振器进行被动无线植入式葡萄糖传感
基于苯硼酸的水凝胶夹层射频 (RF) 谐振器被证明是一种用于监测葡萄糖的高响应、无源和无线传感器。结构由未锚定的电容耦合开口环组成，中间是葡萄糖响应水凝胶。苯硼酸水凝胶会根据环境葡萄糖浓度表现出体积和介电变化——这些变化被有效地转化为夹层 RF 传感器谐振响应的大幅变化。这些微型、可拉伸和可扩展的传感器（5 毫米 × 5 毫米 × 250 微米）不需要传感节点的微电子或电源，可以通过近场耦合远程读取。传感器表现出高灵敏度（每 150 毫克/分升葡萄糖谐振频率偏移约 10%——相当于 50 MHz），检测限为 10 毫克/分升，对碳水化合物浓度突然变化的阶跃响应时间约为 1 小时。值得注意的是，这些传感器在本文描述的时间段内（室温下 45 天）没有表现出信号漂移或滞后现象。我们通过连接单个 LED 将传感器转变为生物电子 RF 报告标签——它们通过发射光远程报告葡萄糖浓度。我们预计，RF 读出和苯硼酸基水凝胶的非降解性和长期性将使生物传感器能够长期远程读取葡萄糖。
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
太空中囚禁离子原子钟的演示
原子和离子的捕获和冷却方法对原子钟产生了革命性的影响，因为它们可以减少甚至消除主要的系统频率偏移 [1]、[2]、[3]。捕获原子/离子光学钟的性能比其前代产品提高了几个数量级，并已成为国家计量实验室研究项目的关键组成部分 [4]、[5]。基于捕获离子的连续运行原子钟已经存在了几十年，但迄今为止仅限于地面应用 [6]。本文介绍了 NASA 的深空原子钟 (DSAC)，它于 2019 年发射，成为第一台在太空中运行的捕获离子原子钟 [7]。DSAC 的设计不包括低温技术、灵敏的微波腔或激光器。相反，它在接近室温的温度下运行，使用简单的行波微波元件，并使用等离子体放电深紫外光源。这些元件都具有很高的成熟度和强大的可操作性，使其能够发射到太空并在太空中运行。在地面上，DSAC 展示了 1.5x10 -13 /t 1/2 的短期分数频率稳定度 [8]。在太空中，它运行了 2 年，实现了每秒 1.5x10 -13 的分数频率稳定度，超过一天的平均时间的长期稳定性为 3x10 -15，23 天内的时间偏差仅为 4 纳秒（未消除漂移），估计漂移为每天 3.0(0.7)x10 -16。在目前使用的最稳定的空间时钟中，每个时钟都建立了至少一个数量级的新空间时钟性能标准 [9]，[10]，[11]。由于对辐射、温度和磁场变化的敏感度低，DSAC 时钟也适用于太空环境。预计这种级别的空间时钟性能将实现单向导航，即在现场测量信号延迟时间，从而实现近实时深空探测器导航 [12 ] 。在本文中，我们将描述 DSAC 在太空中的性能及其环境敏感性、该技术的主要应用以及未来发展方向。