光学原子钟是目前这个时代最精确的测量仪器之一。它们不仅用于精确的时间测量，还用于卫星导航和基础物理学。
近日，德国联邦物理技术研究院（PTB）和汉诺威莱布尼茨大学（LUH）的研究人员现在首次通过实验实现了一种以前仅在理论上描述的用于加速原子钟测量的方法。他们的研究结果是作为QuantumFrontiers卓越集群和DQ-mat合作研究中心的一部分获得的，现已发表在《Physical Review Letters》期刊上（10.1103/PhysRevLett.133.033203）。
目前可用的最精确的原子钟使用各种带电原子（离子）作为时钟。这些被捕获在使用电场的离子阱中，用激光冷却，然后将它们的参考跃迁与高度稳定的激光器进行比较。可以捕获的离子越多，扫描的时间越长，时钟达到一定分辨率的速度就越快。然而，到目前为止，大多数离子钟只使用一个离子，因为不均匀的场使得控制几个离子变得困难。由PTB的Lennart Pelzer领导的一个团队现在成功地使更大的钙离子链对电场和磁场的影响不那么敏感。为此，他们使用了一种称为“连续动态解耦”的量子力学技巧。在这样做的时候，他们通过辐射特殊的射频场来耦合钙离子中的几个原子能级。通过这种方式，他们能够更长时间地询问几个离子，从而更快地实现低测量不确定度。使用这种方法，研究人员能够将钙（一种以前因对电场和磁场敏感而不太合适的原子物种）转化为良好的频率参考。钙是一种有吸引力的时钟候选者，因为它可以用相对简单的激光系统来控制，并且正在开发缩放技术来控制量子计算中的许多离子。该技术现在可以用于铝钙组合时钟，以改善整个系统。类似的技巧也可能对其他时钟系统感兴趣。
