近日，中国科学院国家授时中心研究团队在光晶格钟稳定度研究方面取得重要进展。研究人员常宏和卢晓同等提出“四径测量”法来测量迪克噪声、量子投噪声、光子散粒噪声和技术噪声对光晶格钟稳定度的贡献。研究成果以《Stability analysis in an optical lattice clock using the four-path measurement》为题发表于国际知名期刊Physical Review A。

目前光晶格钟稳定度的分析方式只能通过分别精确测量光电探测器的电子学噪声和光子散粒噪声、迪克噪声和绝对原子数等。测量过程非常复杂和费时。此次提出的“四径测量”法则只需要通过四次稳定度测量（分别改变钟探测时间，原子数和探测光强度或持续时间）就可以反解出四类噪声对钟稳定度的贡献，并且可以进一步获得绝对原子数（测量相对误差可小于1%）等关键系统参数。

四径测量技术不仅增进了我们对钟稳定度的理解，还能促进其他需要精确确定原子数的研究的发展，如多体相互作用、非破坏性探测和原子纠缠等。

图1. 通过四经测量法获得的原子数N₀，光电探测器探测到的单个原子发出的光子数量η，和原子数的均方根波动δ_N与参与钟探测的原子数的关系。圆点表示钟激光稳定度σ_clock1= 0.43 Hz，方点表示钟激光稳定度σ_clock1= 0.043 Hz。