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    授時中心等利用鍶原子光晶格鐘觀測到弗洛凱準粒子的干涉效應

    2021-08-13 國家授時中心
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      近日,中國科學院國家授時中心研究員常宏帶領的實驗團隊與重慶大學物理學院教授張學鋒帶領的理論團隊合作,利用光晶格鍶原子光鐘實驗平臺,首次觀測到弗洛凱準粒子的干涉效應。

      根據弗洛凱理論(Floquet),當一個量子系統被周期性驅動時,會出現弗洛凱準粒子激發。當其按兩種模式同時驅動時,則相對相位有可能導致弗洛凱準粒子出現干涉效應,該干涉效應的應用將對量子精密測量具有重要價值。

      授時中心研制的光晶格鍶原子光鐘裝置,具有超高精度的頻率測量能力,具備觀測弗洛凱準粒子干涉效應的實驗條件。實驗裝置圖如圖(a)所示,鍶原子被囚禁在晶格光場中。周期性調制晶格光場的激光頻率,二能級原子被弗洛凱準粒子包圍,可以通過弗洛凱準粒子輔助發生躍遷。在鐘激光驅動下,粒子可以選擇不同數量的弗洛凱粒子輔助躍遷到激發態,不同的躍遷過程之間存在一定相位差,從而產生干涉效應。實驗人員通過鍶原子光鐘系統的Hz量級的鐘躍遷譜精密測量,觀測到這種干涉效應。實驗中描述系統的哈密頓量與長程相互作用的SSH模型高度對應,從而可以很好地模擬高拓撲數的一維拓撲絕緣體。相關研究成果發表《物理評論快報》上。

      基于光鐘裝置,時間頻率測量是目前測量精度最高的基本物理量。授時中心光鐘研究團隊實現了鍶原子光鐘閉環工作(2017年),實現了頻率穩定度E-18量級的關鍵進展(2019年)。近期,科研團隊在鍶原子光鐘研究取得了系列原創性成果,提出并實現了雙激發譜鍶原子光鐘方案【Appl. Phys. Lett. 117, 231101 (2020)】、實現弗洛凱窄線寬拉比譜測量【Chin. Phys. Lett. 38, 073201 (2021)(Express letter)】、觀測到弗洛凱準粒子干涉效應【Phys. Rev. Lett. 127, 033601 (2021)】等。

     ?。╝)實驗的裝置示意圖;(b)通過對晶格激光進行周期性驅動,可以在原子周圍產生弗洛凱準粒子;(c)鐘激光上的周期性驅動導致兩條通道產生,從而通過不同過程,原子可以借助福弗洛凱準粒子輔助從1S0能級躍遷到3P0能級。由于兩個過程之間存在與初始過程相關的相對相位差,形成不同弗洛凱粒子之間的干涉

    打印 責任編輯:侯茜

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