Optimization of Feedback-Loop Parameters in Thulium Optical Clocks at Synchronous Comparison

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Synchronous comparison of optical clocks using phase-coherent clock lasers makes it possible to determine the difference (ratio) of clock transition frequencies, which is not limited by the total noise of lasers in use. A detailed simulation of the comparison of two thulium optical clocks is performed using synchronous interrogation of atoms by the radiation of a common clock laser. Some critical parameters have been determined, specifically: the residual noncorrelated frequency and amplitude noises of test pulses and reading noises, which may deteriorate the comparison stability. At the same time, it is demonstrated that this way is insensitive to fluctuations in the number of atoms, calibration of feedback-loop parameters, individual ejections in measurement cycles, and fluctuations of laboratory magnetic field.

About the authors

D. O. Tregubov

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: iaushev.mo@phystech.edu
Moscow, 119991 Russia

D. I. Provorchenko

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: iaushev.mo@phystech.edu
Moscow, 119991 Russia

D. A. Mishin

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: iaushev.mo@phystech.edu
Moscow, 119991 Russia

N. N. Kolachevskiy

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences;International Center of Quantum Technologies

Email: iaushev.mo@phystech.edu
Moscow, 119991 Russia;Moscow, 121205 Russia

A. A. Golovizin

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: artem.golovizin@gmail.com
Moscow, 119991 Russia

References

  1. T. Nicholson, S. Campbell, R. Hutson, G. Marti, B. Bloom, R. McNally, W. Zhang, M. Barrett, M. Safronova, G. Strouse, W. Tew, and J. Ye, Nature Сommun. 6, 1 (2015).
  2. S. M. Brewer, J. Chen, A. M. Hankin, E. R. Clements, C. W. Chou, D. J. Wineland, D. B. Hume, and D. R. Leibrandt, Phys. Rev. Lett. 123, 033201 (2019).
  3. N. Huntemann, C. Sanner, B. Lipphardt, C. Tamm, and E. Peik, Phys. Rev. Lett. 116, 063001 (2016).
  4. T. Bothwell, D. Kedar, E. Oelker, J. M. Robinson, S. L. Bromley, W. L. Tew, J. Ye, and C. J. Kennedy, Metrologia 56, 065004 (2019).
  5. E. Oelker et al., Nature Photon. 13, 714 (2019).
  6. T. Bothwell, C. J. Kennedy, A. Aeppli, D. Kedar, J. M. Robinson, E. Oelker, A. Staron, and J. Ye, Nature 602, 420 (2022).
  7. H. Inaba, K. Hosaka, M. Yasuda, Y. Nakajima, K. Iwakuni, D. Akamatsu, S. Okubo, T. Kohno, A. Onae, and F.-L. Hong, Opt. Express 21, 7891 (2013).
  8. A. Golovizin, E. Fedorova, D. Tregubov, D. Sukachev, K. Khabarova, V. Sorokin, and N. Kolachevsky, Nature Commun. 10, 1724 (2019).
  9. A. A. Golovizin, D. O. Tregubov, E. S. Fedorova, D. A. Mishin, D. I. Provorchenko, K. Y. Khabarova, V. N. Sorokin, and N. N. Kolachevsky, Nature Commun. 12, 5171 (2021).
  10. A. Golovizin, D. Tregubov, E. Fedorova, D. Mishin, D. Provorchenko, D. Sukachev, K. Khabarova, V. Sorokin, and N. Kolachevsky, AIP Conf. Proc. 2241, 020016 (2020).
  11. A. Golovizin, D. Tregubov, D. Mishin, D. Provorchenko, and N. Kolachevsky, Opt. Express 29, 36734 (2021).
  12. D. Tregubov, A. Golovizin, D. Provorchenko, D. Mishin, V. Sorokin, K. Khabarova, and N. Kolachevsky, 2021 Joint Conference of the European Frequency and Time Forum and IEEE International Frequency Control Symposium (EFTF/IFCS), 1 (2021).
  13. K. Kudeyarov, G. Vishnyakova, K. Y. Khabarova, and N. Kolachevsky, Laser Phys. 28, 105103 (2018).
  14. A. Kuhl, T. Waterholter, S. Koke, G. Grosche, G. Vishnyakova, and R. Holzwarth, 2019 Joint Conference of the IEEE International Frequency Control Symposium and European Frequency and Time Forum (EFTF/IFC), 1 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».