Nature|通过一个毫米尺度的原子样本来分辨重力红移
本文转自《精密测量科技快报》2022年第3期
现代原子钟体现了 Arthur Schawlow 的座右铭，即“除了频率，什么都不能测量”。这一看似简单的原理，在激光科学和基于超冷物质的量子技术的创新发展的驱动下，导致了时钟性能的显著提升。最近，时钟的测量精度在 1 小时内达到了小数点后 19 位数，三个原子物种实现了系统不确定度，其误差相当于宇宙生命周期中小于 1 秒的误差。中性原子钟的成功关键在于在使用大原子团的同时保持延长量子相干时间的能力。计量学和量子信息科学的结合使得测量精度与准确度不断提高，这为基础物理学的发现提供了保证。
2022 年 2 月 16 日，美国科罗拉多大学国家标准与技术研究所叶军组在《nature》杂志上发表了题目为“Resolving the gravitational redshift across a millimetre-scale atomic sample”的文章。爱因斯坦的广义相对论指出，不同引力势下的时钟相对于实验室坐标以不同的速率运行，这种效应被称为引力红移。最终，时钟一旦对在弯曲时空中振荡的量子物体的有限波函数敏感，将使广义相对论和量子力学的结合成为可能。在这种情况下，作者在一个毫米尺度的超冷锶样品中测量了与引力红移一致的线性频率梯度。他们的结果是通过将分数频率测量不确定度提高 10 个数量级以上，达到了 。这预示着一种新的时钟操作模式，需要对引力扰动进行内部样本修正。
实验系统和量子态控制
【编译：拜合】
原标题：Resolving the gravitational redshift across a millimetre-scale atomic sample