出版物

用于计量频率比较和精密测量的相位稳定光纤网络中的频率传播是克服卫星技术限制的有前途的候选技术。然而，在与电信数据流量共享的体系结构中，网络约束限制了常用c波段专用信道的可用性。在这里，我们演示了si可跟踪的超稳定光频率在l波段的传播，在456公里的环形拓扑光纤网络上，其中数据流量占据了整个c波段。我们对光学相位噪声进行了特征分析，评估了链路在1 s时的不稳定性4.7ג\u20ac\u2030ֳ\u2014ג\u20ac\u203010-16和在2000 s积分时的不稳定性3.8ג\u20ac\u2030ֳ\u2014ג\u20ac\u203010-19，链路精度为2ג\u20ac\u2030ֳ\u2014ג\u20ac\u203010-18。我们通过在一个远程实验室建立激光的si可追溯性来演示传播频率的应用。最后，我们证明了我们的计量频率不会干扰电信信道中的数据流量。我们的方法将电信l波段的非常规频谱选择与已建立的频率稳定技术相结合，为超稳定频率比较和传播提供了一种新颖的、具有成本效益的解决方案，并可能有助于全球计量网络的基础。

量子技术的最新进展已经能够在量子水平上精确控制单个被困分子。为了探索这些新技术的范围，我们从理论上研究了分子氮离子的自旋、旋转和振动自由度中的量子位和时钟跃迁的实现，包括磁场的影响。相关的光谱跃迁在频率上跨越了六个数量级，说明了分子光谱编码量子信息的多功能性。我们确定了两种类型的磁不敏感量子位，它们具有非常低的线性塞曼位移(“拉伸”状态量子位)，甚至为零(“魔术”磁场量子位)。相应的光谱跃迁被预测将以几兆赫兹的幅度在几毫克的量级上发生磁场波动，转化为几十分钟的齐曼相干时间，编码在分子的旋转和振动中。我们还发现基本振动跃迁的Q(0)线是磁偶极子，这是由与分子的第一激发态相互作用所允许的。Q(0)跃迁，受益于时钟操作的小系统位移，因此非常适合测试质子与电子质量比的可能变化，迄今为止没有在单光子光谱中考虑。最后，我们探索了通过磁增强核自旋态的混合来相干控制N2+核自旋构型的可能性。在分子氮离子的自旋、旋转和振动自由度中实现量子比特和时钟跃迁的理论研究，包括磁场的影响。

我们对单个Sr-88(+)离子在各种超精细状态下与超冷Rb原子云碰撞的自旋动力学进行了联合实验和理论研究。虽然两个物种之间的自旋交换平均发生在9.1(6)朗之万碰撞之后，但Sr+离子塞曼量子比特的自旋弛豫发生在48(7)朗之万碰撞之后，由于小的二阶自旋-轨道耦合，这比之前研究的系统要慢得多。此外，吸热自旋交换速率随着磁场的增加而降低。有趣的是，我们发现，当在自旋单线态和三线态电位上碰撞时获得的相位在不同的部分波之间变化很大，决定自旋交换截面的单线态-三线态相位差在很大范围的部分波上仍然锁定为单一值，这导致了量子干涉效应。

处于稳定状态的原子集合，无论是否处于热平衡状态，都具有明确的能量分布。由于系综中单个原子的能量不能单独测量，能量分布通常是从统计平均值推断出来的。在这里，我们展示了如何在单个实验实现(单镜头)中测量单个原子的能量。原子的能量分布在许多实验实现，因此可以很容易和直接获得。我们将此方法应用于线性保罗阱中捕获的单个离子，其单次能量测量适用于10k x K (B)及以上。我们的能量测量与另一种需要广泛平均的测温方法的误差在5%以内。除了总能量外，我们还证明了离子在不同陷阱模式下的运动是可以区分的。我们相信这种方法将对单粒子化学和碰撞实验产生深远的影响。