线形Paul阱中镉113离子基态超精细结构的高精度测量

基本信息
批准号:11304177
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:30.00
负责人:张建伟
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨东海,王正博,马晓欣,王时光,缪凯,黄家强
关键词:
基态超精细结构激光冷却镉113离子离子阱
结项摘要

113Cd+ ions are found promising applications in the frequency metrology, quantum information processing and the fundamental physics, all of which relate to the ground-state hyperfine structure of cadmium ions. However, there are few of high-precision measurements of the ground-state hyperfine splitting of 113Cd+ in the past decades, and the precision of the existing results is far from the mentioned applications. Recently, we measured the ground-state hyperfine splitting of the laser-cooled cadmium ions in a linear quadrupole Paul trap with the techniques of laser cooling, laser pump and fluorescence detection. The obtained results of 113Cd+ consistents with the up-to-date measurement by other groups very well and the precision is slightly improved from 1.3E-11 to 7.9E-12. In this project, we are going to improve the measurement precision of the ground-state hyperfine structure of 113Cd+ to 5E-13 level based on our previous reseach. In order to achieve this object, we are going to study the second-order Zeeman shift and the second-order Doppler effect during the measurement more closely than before to improve the frequency shift corrections. By this project, the ground-state hyperfine structure constant of 113Cd+ ions is expected to measured at the 5E-13 level for the first time in the world, which could support the theoretical research of the atomic structure and open a new way for 113Cd+ ions in the applications of frequency standards and quantum information processing.

镉113离子在量子频标、量子信息和基础物理研究等领域具有重要应用前景,镉113离子基态超精细结构与这些应用息息相关,但目前对其高精度的实验测量很少,现有测量数据精度不能满足应用需求。在前期的研究中,我们采用激光冷却、激光光泵浦和光检测技术,对囚禁在线形四极Paul阱中的镉离子的基态超精细分裂跃迁频率进行了测量,其中镉113离子的测量结果与国际上最新报道的结果吻合,测量精度略有提高,由1.3E-11提高到7.9E-12。在本项目中,我们计划在前期工作基础上,把镉113离子基态超精细结构测量精度提高到5E-13水平。为了实现这个目的,我们要进一步研究测量过程中二阶Zeeman频移和二阶Doppler效应的影响,提高相应修正精度。本课题将首次给出精度达到5E-13水平的镉113离子基态超精细结构常数,该结果将促进原子结构等理论研究,并在频标和量子信息等领域得到应用。

项目摘要

镉113离子在量子频标、量子信息和基础物理研究等领域具有重要应用前景,镉113离子基态超精细结构与这些应用息息相关,但目前对其高精度的实验测量很少,现有测量数据精度不能满足应用需求。本项目的研究目标是实现对镉113离子基态超精细结构的高精度测量,测量精度达到5E-13水平。为了实现该目标,课题组对离子阱进行了优化设计,将微波天线集成于离子阱电极中;完善了离子阱物理系统的磁屏蔽罩,并利用磁通门对离子阱附近磁场实施主动稳定控制;优化了系统光路的设计,并对激光频率和功率进行了主动控制;利用FPGA技术自制了高精度的时序控制电路;实现了系统闭环锁定,并优化了系统各个主要运行参数;深入研究了镉离子在阱中的二阶Zeeman频移和二阶Doppler频移,提高相应修正精度;测量了系统海拔高度,计算了系统引力红移;将中国计量院的UTC-NIM信号传输到清华大学作为测量参考信号,保证了测量基准的精度。最终,镉113离子基态超精细结构实验测量不确定度达到6.6e-14,超出美国JPL测量精度约200倍,该结果显著优于本课题计划达到的测量精度。镉113离子基态超精细能级分裂频率值的高精度测量,完善了该元素原子结构数据的精度,为原子结构与原子物理相关基础研究提供了实验数据支撑。同时,镉113离子非常适合用于微波原子钟的研制,该课题的测量结果也将有力的推动镉113离子阱微波钟的发展。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
2

甘肃省粗颗粒盐渍土易溶盐含量、电导率与粒径的相关性分析

甘肃省粗颗粒盐渍土易溶盐含量、电导率与粒径的相关性分析

DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2021.04.004
发表时间:2021
3

涡轮叶片厚壁带肋通道流动与传热性能的预测和优化

涡轮叶片厚壁带肋通道流动与传热性能的预测和优化

DOI:10.7652/xjtuxb202112004
发表时间:2021
4

倒装SRAM 型FPGA 单粒子效应防护设计验证

倒装SRAM 型FPGA 单粒子效应防护设计验证

DOI:
发表时间:2016
5

基于体素化图卷积网络的三维点云目标检测方法

基于体素化图卷积网络的三维点云目标检测方法

DOI:10.3788/IRLA20200500
发表时间:2021

张建伟的其他基金

批准号:51508163
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20642004
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81502640
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51378029
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:61672293
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51679091
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61874117
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41501136
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61306091
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61672471
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21476141
批准年份:2014
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:50878007
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51809237
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11404326
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902346
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51009066
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11702253
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202175
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11674314
批准年份:2016
资助金额:69.00
项目类别:面上项目
批准号:51678009
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61173072
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

双曲面型Paul阱中199Hg离子基态超精细结构测量

批准号:10904163
批准年份:2009
负责人:佘磊
学科分类:A2106
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
2

微型Paul阱中单离子微运动特性研究

批准号:10504038
批准年份:2005
负责人:黄学人
学科分类:A2102
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目
3

线形离子阱中锂离子的协同冷却

批准号:11004222
批准年份:2010
负责人:管桦
学科分类:A2102
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

线形离子阱中的离子共振激发与解离

批准号:21773035
批准年份:2017
负责人:丁传凡
学科分类:B0304
资助金额:65.00
项目类别:面上项目