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Precision measurement and frequency metrology with ultracold atoms

National Science Review 2016年第2期3卷 189-200页

作者： Xibo Zhang Jun Ye International Center for Quantum Materials School of PhysicsPeking University JILA NIST and University of Colorado

Precision measurement and frequency metrology have pushed many scientific and technological frontiers in the field of atomic,molecular and optical physics.In this article,we provide a brief review on the recent development of optical atomic clocks,with an emphasis placed on the important inter-dependence between measurement precision and systematic effects.After presenting a general discussion on the motivation and techniques behind the development of optical lattice clocks,where the use of many atoms greatly enhances the measurement precision,we present the JILA strontium optical lattice clock as the leading system of frequency metrology with the lowest total uncertainty,and we describe other related research activities.We discuss key ingredients that have enabled the optical lattice clocks with ultracold atoms to reach the 18 th digit in both precision and accuracy.Furthermore,we discuss extending the power of precision clock spectroscopy to study quantum many-body physics and to provide control for atomic quantum materials.In addition,we explore future research directions that have the potential to achieve even greater precision.

关键词： ultracold atoms optical atomic clocks precision measurement frequency metrology many-body physics quantum state control

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