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새로운 고체 원자시계 솔루션 제안
  • 등록일2021.08.11
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중국과학기술대학 중국과학원 미세자기공명중점실험실 Du Jiangfeng(杜江峰), Shi Fazhan(石發展) 등은 고체 시스템에서 수행한 첫 준원자결함 등방성 검사에서 주파수 검사 정확도가 헤르츠 수준에 도달했으며 해당 결과를 기반으로 새로운 고체 원자시계 솔루션을 제안했다. 관련 연구 성과는 국제학술지 "Physics Review Letters"에 게재되었다.

원자시계, 중력파 검출 등 분야는 모두 정밀 측정을 기반으로 하며, 입자의 등방성은 고정밀 측정의 전제 조건이다. 그러나, 고체 중의 준원자결함의 경우 고체 결정격자의 복잡성으로 인해 기존에는 고정밀 등방성 검사가 수행되지 않았다. 해당 결함은 많은 우수한 특성을 가지고 있으며 이러한 장점을 기반으로 질소-공석 색중심은 양자 정밀 측정 및 양자 컴퓨팅 분야에서 널리 응용되고 있다.

연구팀은 상온 대기 조건에서 질소-공석 색중심 등방성에 대해 헤르츠 수준의 검사를 수행하고 램지 간섭법을 이용하여 해당 시스템의 해밀토니안을 측정하고 헤르츠 수준에서 다양한 색중심을 비교했다. 그 중, 질소 핵스핀의 전기 사극자 모멘트 결합에 대한 측정이 가장 정확하며, 측정값의 정확도는 기존 실험보다 4개 수량급 향상되었다. 실험 결과 놀랍게도 실온 대기 조건에서도 다양한 색중심은 여전히 헤르츠 수준에서 등방성을 나타냈으며 불균등한 격자 응력은 색중심으로 하여금 수십헤르츠의 차이를 생성하게 하였다.

해당 검사 결과를 기반으로 연구팀은 높은 견고성과 집적 특성을 갖는 고체 원자시계의 새로운 솔루션을 제안했다. 기존의 상용 원자시계와 비교할 경우, 해당 고체 원자시계는 높은 견고성과 집적이 쉬운 특성을 보유하며 저온, 고압, 모바일 플랫폼 등 도전적이고 복잡한 환경에서 작업하기에 더 적합하다.

해당 연구 성과는 고체 스핀에서 정확한 측정을 수행하기 위한 방법을 제공하고 고체 준원자 결함에 대한 이해를 심화시켰다. 향후, 측정 정확도는 저온에서 밀리헤르츠 수준까지 업그레이드할 수 있다.

정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-08/04/content_518040.htm?div=-1