Optik / Photonik

Ein „Uhrwerk“ für den Vergleich optischer Gitteruhren

Die Genauigkeit einer Zeitmessung hängt von der Präzision des Auslesemechanismus ab, der systematische Fehler und statistische Unsicherheiten erzeugt. Solche Unsicherheiten lassen sich in optischen Gitteruhren durch die gleichzeitige Messung an sehr vielen Atomen im optischen Gitter reduzieren.

Für den Zugang zu dieser derzeit höchsten Präzision wird ein Laser mit einer sehr stabilen Frequenz benötigt, so dass die Messung nicht durch zusätzliches Rauschen verschlechtert wird. In einer Zusammenarbeit des National Institute of Standards and Technology (NIST, USA), der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) haben Forscher für zwei unabhängige optische Strontium-Uhren eine Stabilität von 4,8·10–17 in einer Sekunde Messzeit demonstriert. Entscheidend für diesen Durchbruch ist unter anderem die optische Frequenzkammtechnologie von Menlo Systems mit ultraniedrigem Rauschen. Der Frequenzkamm „FC1500-ULNplus“ dient als höchstpräzises Uhrwerk, das die extrem hohe Stabilität der kryogenen Silizium-Kavität, die als optische Referenz dient, auf den Laser überträgt, der die Strontium-Atome adressiert. Bei einer Messdauer von einer Stunde erhöht sich die Präzision auf die 20. Nachkommastelle. Dieses neu erreichte Niveau der Stabilität in der Zeitmetrologie hat weitreichende Folgen für die Quantenphysik und Erforschung von Naturkonstanten. Letztendlich wird sie zur Neudefinition der SI-Zeiteinheit führen. (Quelle: Oelker et al., Demonstration of 4.8 x 10–17 stability at 1 s for two independent optical clocks, Nature Photonics, 2019)

Contact

Menlo Systems GmbH

Am Klopferspitz 19a
82152 Martinsried
Deutschland

+49 (0)89 189166-0
+49 (0)89 189166-111

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