近日,中国科学院周详丈量院黄学人研究团队在光钟年夜地丈量研究范畴获得主要进展,团队成员在小型化可搬运光钟平台上操纵联系关系谱手艺实现超出激光相关性限制的光钟比对丈量,证明了该方案在光钟年夜地丈量利用中的显著劣势。相干研究功效近期颁发在国际出名期刊《利用物理评论》(Physical Review Applied)上。 光钟年夜地丈量是原子与份子物理和年夜地丈量实现学科交叉的典型。按照爱因斯坦广义相对论所预言的引力红移效应,工作在地球概况四周的原子钟,其1.1E-18巨细的相对频次转变对应着1cm的高程转变,这意味着操纵高精度光钟也能够进行年夜地丈量。跟着光钟精度的快速提高,光钟年夜地丈量利用也愈来愈被人们所存眷。作为一种自力的高精度年夜地丈量方式,它无望成为同一全球高程基准的最有用手段之一,其普遍利用对建立“数字地球”和研究全球情况转变和海洋地形散布等有侧重要的意义。 小型化可搬运光钟即是上述利用的焦点东西。凡是来讲,采取相关时候更长的超窄线宽激光稳频系统是提高丈量精度的最多见手段,但其系统复杂性会牺牲可搬运光钟的鲁棒性和紧凑性。为顺应年夜地丈量中复杂多变的野外情况,研究团队提动身展一种基在联系关系谱的光钟比对手艺,以下降对高机能超窄线宽激光稳频系统的依靠,从而提高光钟的挪动靠得住性和矫捷性。在摸索处理若何提高两套远距离的单离子量子系统之间的相关性,和若何对联系关系谱线实现跟踪锁定和频差消息提取等一系列困难后,终究实现该新方案下的光钟比对丈量。在此根本上,研究人员初次演示了基在通俗的稳频激光(线宽约200Hz)实现光钟年夜地丈量利用,其比对丈量的不变度到达6E-15/sqrt(tau),这个成果比采取同机能激光的保守光钟比对方式提高了20倍,并优在团队之前采取1Hz超窄线宽的稳频激光所取得的6.8E-15/sqrt(tau)保守比对不变度。新的手艺方案劣势显著,对鞭策光钟年夜地丈量早日走向现实利用意义严重。 (1) 基在小型化可搬运光钟的尝试方案,此中两套自力的钙离子系统别离处在分歧的海拔高度 (2) 操纵线宽约200Hz(相关时候约2.6ms)的通俗稳频激光别离进行保守拉比谱线模式(探听时候2ms)和联系关系谱模式(探听时候100ms)下的光钟比对不变度 (3) 操纵联系关系谱方式演示光钟年夜地丈量利用,其高程差成果与保守方式高度吻合 该研究功效近日以“Demonstration of chronometric leveling using transportable optical clocks beyond laser coherence limit”为题颁发在国际学术期刊《利用物理评论》上。袁易和崔凯枫为配合第一作者,曹健和黄学报酬配合通信作者。 小型化可搬运光钟的研究持久获得科技部、国度天然科学基金委和中国科学院等部分持久以来的鼎力撑持。