李婷 汪濤 王葉兵 盧本全 盧曉同 尹默娟 常宏?
1) (中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心,時(shí)間頻率基準(zhǔn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710600)
2) (中國(guó)科學(xué)院大學(xué),天文與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100049)
3) (重慶大學(xué)物理學(xué)院,量子材料與儀器中心,重慶 401331)
4) (強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理重慶重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 401331)
基于一維水平光晶格的鍶原子光晶格鐘實(shí)驗(yàn)平臺(tái),當(dāng)系統(tǒng)的穩(wěn)定度和不確定度達(dá)到10—18 量級(jí)以上時(shí),由量子隧穿效應(yīng)引起的鐘頻移變得不容忽視.在淺光晶格中,量子隧穿效應(yīng)會(huì)使鐘躍遷譜線發(fā)生明顯的展寬現(xiàn)象,因此,本文通過(guò)研究淺光晶格中的量子隧穿現(xiàn)象,為87Sr 原子光晶格鐘系統(tǒng)不確定度的評(píng)估奠定基礎(chǔ).本實(shí)驗(yàn)在一維87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上,利用超穩(wěn)超窄線寬的698 nm 激光激發(fā)87Sr 冷原子1S0(|g〉)→3P0(|e〉)躍遷(即鐘躍遷),實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍶原子分布在特定量子態(tài)的制備.在深光晶格中,將原子制備到|e,nz=1〉 態(tài)后,再絕熱地降低光晶格阱深,然后在淺光晶格中,探測(cè)激發(fā)態(tài)的載波-邊帶可分辨的鐘躍遷譜線.從鐘躍遷譜線中觀測(cè)到載波譜線發(fā)生了明顯的劈裂,表明原子在光晶格相鄰格點(diǎn)間產(chǎn)生了明顯的量子隧穿現(xiàn)象.通過(guò)對(duì)光晶格中量子隧穿機(jī)制的理解,不僅有利于提高光晶格鐘的不確定度,也可為觀測(cè)光晶格中費(fèi)米子的自旋軌道耦合效應(yīng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).
與單個(gè)離子的離子光鐘相比,基于大量中性原子的光晶格鐘具有更高的頻率穩(wěn)定度[1-9].目前,光晶格鐘的頻率穩(wěn)定度已經(jīng)進(jìn)入10—19量級(jí)[8],系統(tǒng)不確定度也已經(jīng)達(dá)到10—18量級(jí)[5].憑借其優(yōu)越的性能,光晶格鐘作為精確的時(shí)間頻率測(cè)量工具可以應(yīng)用于基本物理常數(shù)測(cè)量[10]、相對(duì)論驗(yàn)證[11]、引力波探測(cè)[12]、基本對(duì)稱性測(cè)試[13]以及暗物質(zhì)探測(cè)[14]等研究領(lǐng)域.
在一維87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上,水平方向光晶格中的原子在相鄰格點(diǎn)之間的量子隧穿效應(yīng)會(huì)加速原子的退相干[15],通常采用增大晶格勢(shì)阱的方法[16]來(lái)抑制晶格格點(diǎn)間的量子隧穿效應(yīng).但是,由于原子溫度的限制,仍有少量的原子處在高振動(dòng)能級(jí)上,這些高振動(dòng)能級(jí)上的原子發(fā)生隧穿的概率遠(yuǎn)大于低振動(dòng)能級(jí)上的原子,原子隧穿導(dǎo)致鐘頻移在系統(tǒng)的穩(wěn)定度和不確定度達(dá)到10—18量級(jí)時(shí)不可忽略[17].另外,當(dāng)降低晶格勢(shì)阱阱深時(shí),由于晶格光波長(zhǎng)(813 nm)和鐘激光波長(zhǎng)(698 nm)的非公度,原子在相鄰格點(diǎn)之間的隧穿會(huì)導(dǎo)致自旋軌道耦合效應(yīng).由于3P0態(tài)的超長(zhǎng)壽命(120(3) s)[18]不僅能抑制原子的退相干,還能減小自發(fā)輻射引起的原子損失率,這對(duì)于研究費(fèi)米子的自旋軌道耦合存在天然的優(yōu)勢(shì)[19].2017 年,葉軍實(shí)驗(yàn)小組[19,20]基于87Sr 原子淺光晶格首先開(kāi)展了對(duì)費(fèi)米子的自旋軌道耦合的研究.因此,在一維87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上,研究光晶格中量子隧穿機(jī)制不僅有利于提高光晶格鐘系統(tǒng)的不確定度,也為研究光晶格中費(fèi)米子的自旋軌道耦合效應(yīng)奠定基礎(chǔ).
在一維87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上,在淺光晶格中,利用超穩(wěn)超窄的698 nm 激光激發(fā)87Sr 原子1S0→3P0躍遷(即鐘躍遷)時(shí),量子隧穿現(xiàn)象不僅使得載波譜線變寬,而且還使其發(fā)生劈裂.本文主要通過(guò)研究一維87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上拉比譜載波的劈裂來(lái)觀測(cè)量子隧穿現(xiàn)象.首先,通過(guò)邊帶冷卻操作,將原子全部處于|g,nz0〉態(tài),再分別利用載波躍遷機(jī)制和藍(lán)邊帶躍遷機(jī)制,將處于|g,nz0〉態(tài)的原子分別制備至|e,nz0〉態(tài)和|e,nz1〉態(tài),實(shí)現(xiàn)了不同量子態(tài)的制備;在將原子制備至|e,nz1〉態(tài)后,絕熱的降低光晶格阱深,在淺光晶格中,通過(guò)掃描激發(fā)態(tài)的載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線,觀測(cè)到了載波躍遷譜線發(fā)生了明顯的劈裂的現(xiàn)象,即量子隧穿現(xiàn)象.
在一維光晶格勢(shì)阱中,以晶格光傳播方向?yàn)閆軸,以距離光束中心為R的圓所構(gòu)成的圓柱型對(duì)稱俘獲勢(shì)[19]表示為
在光晶格中,處在|g,nz0〉態(tài)的原子,在相鄰格點(diǎn)間的隧穿的速率J與軸向囚禁勢(shì)阱Uz的關(guān)系如圖1 所示.圖1 中的插圖為軸向囚禁勢(shì)阱Uz從10Er增大到30Er時(shí),隧穿速率J的變化情況.從圖1 可明顯看出,隨著Uz的不斷增大,原子的隧穿速率J呈指數(shù)形式衰減,當(dāng)Er<Uz<30Er時(shí),隧穿速率J快速的從千赫茲量級(jí)降低到赫茲量級(jí),當(dāng)Uz >47Er時(shí),原子的隧穿速率J<1 Hz.即軸向囚禁勢(shì)Uz越小,原子在光晶格中發(fā)生量子隧穿的現(xiàn)象越明顯(本文將軸向囚禁勢(shì)阱Uz<30Er的光晶格稱為淺光晶格,將Uz≥30Er的光晶格稱為深光晶格).因此,為了觀測(cè)到明顯的量子隧穿現(xiàn)象,選擇在淺光晶格中進(jìn)行觀測(cè).
圖1 隧穿速率J 隨 Uz/Er 的變化關(guān)系Fig.1.Variation of tunneling rate J with Uz/Er .
在淺光晶格中,原子可能會(huì)發(fā)生量子隧穿的現(xiàn)象在理論上已經(jīng)被預(yù)測(cè)[24],而譜線發(fā)生劈裂的主要原因是由于原子處于|g〉態(tài)和|e〉態(tài)的準(zhǔn)動(dòng)量q的相位不同[19].由式(2)可知,隨著Uz的減小(Uz >Er),原子在晶格相鄰格點(diǎn)間的隧穿率J不斷增大.在動(dòng)量空間中,原子初態(tài)在|e〉態(tài)時(shí),對(duì)應(yīng)的載波躍遷可表示為:|e,nz,nr,q+φ〉→|g,nz,nr,q〉.其中,q為|g,nz,nr〉態(tài)原子的準(zhǔn)動(dòng)量,單位為,? 為約化普朗克常數(shù),相位,λp為鐘激光波長(zhǎng).當(dāng)原子初態(tài)|e〉所處的外部振動(dòng)能態(tài)為l0,則鐘躍遷載波譜線的線型[19]可表示為
當(dāng)nz+l0時(shí),
在87Sr 原子光晶格鐘實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷卻后,87Sr 原子被冷卻至微開(kāi)爾文量級(jí)[25,26].隨后,87Sr 原子被裝載到“魔術(shù)”波長(zhǎng)為813.42 nm 的兩束同源激光光束相對(duì)傳播且相互干涉形成的光晶格中.最后,通過(guò)選用波長(zhǎng)為698 nm 的超穩(wěn)超窄線寬的激光激發(fā)1S0—3P0的躍遷(即鐘躍遷),進(jìn)行鐘躍遷譜線的探測(cè),實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖2 所示.
圖2 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖.其中HR 為高反鏡,CL 為凸透鏡,GP 為格蘭-泰勒棱鏡,PBS 為偏振分光棱鏡,PMF 為保偏光纖,FNC 為相位噪聲抑制系統(tǒng),AOM 為聲光調(diào)制器,PMT 為光電倍增管,ULE 為超穩(wěn)光學(xué)參考腔,DAQ 為數(shù)據(jù)采集卡,VVA 為壓控衰減器,AFG 為信號(hào)源,MS 為微波開(kāi)關(guān)Fig.2.Experimental setup.HR,high-reflection mirror;CL,convex lens;GP,Gran Taylor prism;PBS,polarization splitting prism;PMF,polarization maintaining fiber;FNC,phase noise cancellation system;AOM,acoustic-optic modulator;PMT,photomultiplier tube;ULE,ultra-stable optical reference cavity;DAQ,data acquisition card;VVA,voltage variable attenuator;AFG,signal source;MS,microwave switch.
被鎖定在精細(xì)度為30000 的ULE1腔上的813 nm 晶格光,通過(guò)PMF 后經(jīng)過(guò)PBS 分為兩束,一束耦合進(jìn)入AOM1后,從1 端入射到真空腔中,另一束耦合進(jìn)入AOM2后從2 端入射到真空腔中,這兩束同源且相對(duì)傳播的晶格光構(gòu)成光晶格.在光路中,通過(guò)調(diào)節(jié)VVA2的幅值來(lái)改變2 端晶格光的功率,從而達(dá)到改變晶格阱深的目的.698 nm 鐘激光被鎖定在精細(xì)度為400000 的ULE2腔上,經(jīng)過(guò)FNC 后,利用PMF 耦合進(jìn)AOM3中,然后從2 端入射到真空腔中.信號(hào)源AFG2的CH1 通道用于鐘躍遷譜線的探測(cè),CH2 通道用于量子態(tài)的制備,MS3根據(jù)相應(yīng)的時(shí)序信號(hào)來(lái)控制AOM3的輸出頻率.在進(jìn)入真空腔前晶格光與鐘激光均經(jīng)過(guò)了一個(gè)透光軸沿重力方向的格蘭-泰勒棱鏡,從而保證了晶格光與鐘激光的偏振方向完全一致.在實(shí)驗(yàn)中,由偏置磁場(chǎng)定義的量子化軸是沿重力方向的,為了避免σ躍遷,消除晶格光的矢量斯塔克頻移,應(yīng)盡量使晶格光的偏振與量子化軸的方向重合,晶格光需要調(diào)整為重力方向上的線偏光.為了盡量保證鐘激光探測(cè)時(shí)不同位置的原子感受到的鐘激光功率不變,將鐘激光調(diào)整為“準(zhǔn)平行”光,其束腰半徑為1 mm,遠(yuǎn)大于晶格光的束腰半徑50 μm[25].
通常降低晶格阱深的方法有兩種,第1 種方法是同時(shí)降低構(gòu)成晶格的兩束晶格光的功率,這種方法雖然能夠降低晶格阱深,但是晶格囚禁的原子數(shù)目也會(huì)嚴(yán)重?fù)p失,這將直接導(dǎo)致鐘躍遷譜線的信噪比變差;第2 種方法是在構(gòu)成晶格的兩束晶格光中,保持其中一束晶格光功率不變,通過(guò)降低另一束晶格光的功率來(lái)降低晶格阱深[19],這種方法在降低阱深的同時(shí)又能夠保持高信噪比.因此,選用第2 種方法來(lái)降低晶格的阱深.
在光晶格裝載完成后,通常先將裝載到光晶格中的原子進(jìn)行自旋極化,再進(jìn)行鐘躍遷譜線的探測(cè).為了減小原子數(shù)漲落引起的波動(dòng)以及背景噪聲的影響,采用電子擱置法進(jìn)行正常的歸一化鐘躍遷譜線的探測(cè)[26,27].當(dāng)晶格阱深為83Er時(shí),通過(guò)掃描鐘躍遷激光頻率得到的載波-邊帶可分辨的鐘躍遷譜線如圖3 所示.當(dāng)鐘激光頻率相對(duì)于原子躍遷頻率的失諧|δ|0時(shí),發(fā)生載波躍遷,當(dāng)失諧|δ|≈vz時(shí),發(fā)生藍(lán)(紅)邊帶躍遷.在圖3 中,紅邊帶的面積表示參與紅邊帶躍遷的總原子數(shù),藍(lán)邊帶的面積表示參與藍(lán)邊帶躍遷的總原子數(shù).從譜線中可以明顯看到紅邊帶的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于藍(lán)邊帶,這是由于處于|g,nz0〉態(tài)的原子不參與紅邊帶躍遷,只有小部分處于|g,nz1〉態(tài)的原子參與紅邊帶躍遷,而進(jìn)行藍(lán)邊帶躍遷時(shí)處在|g,nz0〉態(tài)的原子則全部參與了躍遷,即在晶格中,處在|g,nz0〉態(tài)的原子遠(yuǎn)大于|g,nz1〉態(tài).在圖3 左上角的插圖中,載波的躍遷表示處于|g,nz0〉態(tài)的原子被激發(fā)到|e,nz0〉態(tài),即載波躍遷并不改變?cè)釉谕鈶B(tài)上的分布.紅邊帶的躍遷表示處于|g,nz1〉態(tài)的原子被激發(fā)到|e,nz0〉態(tài),藍(lán)邊帶的躍遷表示處于|g,nz0〉態(tài)的原子被激發(fā)到|e,nz1〉態(tài),即紅邊帶躍遷和藍(lán)邊帶躍遷都改變了原子在外態(tài)上的分布.通過(guò)利用紅、藍(lán)邊帶的面積的關(guān)系[28],估算出一維光晶格里原子的軸向溫度Tz為1.9 μK,此時(shí)晶格中大約77%的原子的都處在|g,nz0〉態(tài).
圖3 載波-邊帶可分辨的鐘躍遷譜線Fig.3.Carrier-sideband resolved clock transition spectra.
由于此時(shí)晶格中的原子并沒(méi)有完全分布在同一個(gè)外部振動(dòng)能態(tài)上,因此,為了使原子全部處在|g,nz0〉態(tài)上,首先利用紅邊帶躍遷機(jī)制,對(duì)光晶格中的原子進(jìn)行邊帶冷卻操作,使原子全部分布在|g,nz0〉態(tài).態(tài)制備過(guò)程中所使用到的能級(jí)如圖4(a)所示,將鐘激光功率設(shè)置為1.5mW,利用作用時(shí)間為200ms的紅失諧(δ/(2π)=—55 kHz)的鐘激光激發(fā)|g,nz1〉→|e,nz0〉躍遷,將處于|g,nz1〉態(tài)上的原子全部激發(fā)到|e,nz0〉態(tài)上,然后再利用10 ms 的679 nm和707 nm 重泵浦光,將處于|e,nz0〉態(tài)的原子全部回泵到|g,nz0〉態(tài)上.當(dāng)晶格中的原子處在基態(tài)|g,nz0〉后,再分別選用功率為1 mW,作用時(shí)間為120 ms的零失諧(δ/(2π)=0kHz)或藍(lán)失諧(δ/(2π)=55kHz)的鐘激光激發(fā)|g,nz0〉→|e,nz0〉的躍遷或|g,nz0〉→|e,nz1〉的躍遷,將原子分別激發(fā)到|e,nz0〉態(tài)或|e,nz1〉態(tài).然后利用2 ms 的461 nm 的探測(cè)光,將所有處于|g〉態(tài)的原子全部“清除”,使|e〉態(tài)的原子不受干擾,此時(shí),態(tài)制備的操作完成.最后,進(jìn)行激發(fā)態(tài)鐘躍遷譜線的探測(cè),其時(shí)序圖如圖4(b)所示.
從圖4(b)可知,當(dāng)量子態(tài)制備操作結(jié)束后進(jìn)行激發(fā)態(tài)鐘躍遷譜線探測(cè)時(shí),首先利用698 nm 鐘激光將經(jīng)過(guò)態(tài)制備后處于|e〉態(tài)的原子回泵到|g〉態(tài)上,再用2 ms 的461 nm 探測(cè)光探測(cè)|g〉態(tài)上的原子數(shù),將此時(shí)原子數(shù)的熒光信號(hào)強(qiáng)度記為PD1;然后,利用10 ms 的679 nm和707 nm 的重泵浦光將剩余的處于|e〉態(tài)的原子回泵到|g〉態(tài)上,再次利用2 ms 的461 nm 探測(cè)光探測(cè)此時(shí)處在|g〉態(tài)上的原子數(shù),并將其熒光信號(hào)強(qiáng)度記為PD2;再經(jīng)過(guò)10 ms 后利用2 ms 的461 nm 探測(cè)光探測(cè)系統(tǒng)的背景噪聲,其熒光信號(hào)強(qiáng)度記為PD3,則原子的躍遷概率表示為
圖4 (a)鍶原子能級(jí)圖;(b)態(tài)制備及激發(fā)態(tài)鐘躍遷譜線探測(cè)時(shí)序圖Fig.4.(a) Simplified level scheme of strontium;(b) state preparation and excited state transition spectrum detection clock sequence diagram.
分別將原子制備到|e,nz0〉態(tài)和|e,nz1〉態(tài)后,通過(guò)掃描鐘躍遷激光頻率得到激發(fā)態(tài)的載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線如圖5 所示.圖5(a)為原子初態(tài)在|e,nz0〉態(tài)上的載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線.圖5(b)為原子初態(tài)在|e,nz1〉態(tài)上的載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線.從圖5(a)可以看出,鐘躍遷譜線中沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)邊帶,這是由于藍(lán)邊帶躍遷此時(shí)無(wú)法發(fā)生.若原子在|e,nz0〉態(tài)和|e,nz1〉態(tài)上都有布居時(shí),處在|e,nz1〉態(tài)上的原子能夠參與藍(lán)邊帶|e,nz1〉→|g,nz0〉躍遷,則在鐘躍遷譜線中會(huì)出現(xiàn)藍(lán)邊帶,而圖5(a)中并沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)邊帶,表明此時(shí)原子均處在|e,nz0〉態(tài).從圖5(b)中可看出紅邊帶與藍(lán)邊帶的面積幾乎相等,即參與紅邊帶躍遷的原子數(shù)和參與藍(lán)邊帶躍遷的原子數(shù)幾乎相同.若原子在|e,nz0〉態(tài)和|e,nz1〉態(tài)上都有布居時(shí),處在|e,nz0〉態(tài)上的原子不能進(jìn)行藍(lán)邊帶躍遷,則在鐘躍遷譜線中藍(lán)邊帶的面積要明顯小于紅邊帶,而圖5(b)中紅、藍(lán)邊帶的面積幾乎相等,表明此時(shí)原子均處|e,nz1〉態(tài)上.綜上所述,基于87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上,成功將原子分別制備到了|e,nz0〉態(tài)和|e,nz1〉態(tài),實(shí)現(xiàn)了87Sr原子不同量子態(tài)的制備.
圖5 載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線 (a)原子初態(tài)在|e,nz=0〉態(tài);(b) 原子初態(tài)在|e,nz=1〉Fig.5.Carrier-sideband resolved clock transition spectra with:(a)Atoms in|e,nz=0〉;(b) atoms in|e,nz=1〉 .
在淺光晶格中,原子處在|e,nz1〉態(tài)上的隧穿概率要比在|e,nz0〉態(tài)上大,即|e,nz1〉→|g,nz1〉的載波躍遷會(huì)比|e,nz0〉→|g,nz0〉的載波躍遷產(chǎn)生的VHS 劈裂峰的分裂間距更大[18],表現(xiàn)出的量子隧穿現(xiàn)象更明顯.因此,為了更好觀測(cè)量子隧穿現(xiàn)象,選擇將原子初態(tài)制備到|e,nz1〉態(tài).首先,在深晶格中,利用藍(lán)失諧(δ/(2π)=55 kHz)的π 脈沖鐘激光激發(fā)|g,nz0〉→|e,nz1〉的躍遷,將處于|g,nz0〉態(tài)的原子制備到|e,nz1〉態(tài),再絕熱的降低晶格阱深,在淺光晶格中進(jìn)行激發(fā)態(tài)鐘躍遷譜線的探測(cè).當(dāng)將晶格阱深為11Er時(shí),探測(cè)到的激發(fā)態(tài)載波-邊帶可分辨的鐘躍遷譜線如圖6(a)所示.圖5(b)為當(dāng)晶格阱深為83Er時(shí),原子初態(tài)在|e,nz1〉態(tài)上的載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線.通過(guò)圖6(a)和圖5(b)的鐘躍遷載波譜線的對(duì)比,可以明顯看出在淺光晶格中,鐘躍遷載波譜線發(fā)生了增寬和劈裂現(xiàn)象,即量子隧穿現(xiàn)象;而在深光晶格中,鐘躍遷載波譜線為標(biāo)準(zhǔn)的拉比線型.若原子在|e,nz0〉態(tài)和|e,nz1〉態(tài)上都有布居,則在鐘躍遷譜中載波躍遷應(yīng)該出現(xiàn)兩對(duì)劈裂間距明顯不同的VHS 峰,而從圖6(a)中可以看出載波躍遷只有一對(duì)VHS 劈裂峰,表明在該狀態(tài)下,原子處在|e,nz1〉態(tài).為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的量子隧穿現(xiàn)象是否和理論上計(jì)算的結(jié)果一致,在相同的條件下通過(guò)減小掃頻步長(zhǎng),重新探測(cè)到的激發(fā)態(tài)鐘躍遷載波譜線,如圖6(b)所示.在圖6(b)中,黑色圓點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),紅色實(shí)線為利用公式(3)畫(huà)出的鐘躍遷載波譜線,通過(guò)比對(duì)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的結(jié)果,可以看出實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的量子隧穿現(xiàn)象與理論上的計(jì)算結(jié)果相符合.
圖6 在淺晶格中,原子初態(tài)在|e,nz=1〉 態(tài)的 (a)載波-邊帶可分辨鐘躍遷譜線;(b)鐘躍遷載波譜線.Fig.6.In shallow lattice,the atoms in|e,nz=1〉 state:(a) carrier-sideband resolved clock transition spectra;(b) carrier clock transition spectrum.
在一維87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)上,當(dāng)晶格阱深為83Er時(shí),利用邊帶冷卻操作,使光晶格中的原子全部處在|g,nz0〉態(tài),再利用零失諧(δ/(2π)=0 kHz)或藍(lán)失諧(δ/(2π)=56 kHz)的π 脈沖鐘激光將原子制備到了|e,nz0〉或|e,nz1〉態(tài),成功實(shí)現(xiàn)了87Sr 原子不同量子態(tài)的制備.在完成原子在|e,nz1〉態(tài)的制備后,再絕熱的降低光晶格阱深,并在光晶格阱深為11Er時(shí),觀測(cè)到激發(fā)態(tài)鐘躍遷載波譜線發(fā)生明顯的劈裂,即量子隧穿現(xiàn)象.同時(shí),中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心(NTSC)鍶原子光鐘小組,利用周期驅(qū)動(dòng)光晶格技術(shù)在淺光晶格中實(shí)現(xiàn)了將劈裂的到千赫茲量級(jí)的鐘躍遷譜線壓窄到了赫茲量級(jí)[29].不同量子態(tài)的成功制備,表明了我們已經(jīng)能夠利用87Sr 原子光晶格鐘平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自由、精準(zhǔn)的操控原子;并且,量子隧穿現(xiàn)象的成功觀測(cè),不僅有利于提高87Sr 原子光鐘系統(tǒng)的不確定度,還能夠?yàn)檠芯抗饩Ц裰匈M(fèi)米子的自旋軌道耦合以及其他相關(guān)精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ).