從先進(jìn)的導(dǎo)航和電子通信，到無線電天文學(xué)和基本物理定律的測試，都需要最精確和準(zhǔn)確的時間測量。為了應(yīng)對這些技術(shù)挑戰(zhàn)，光鐘（optical clock）研發(fā)處于該領(lǐng)域研究的最前沿。然而，此最先進(jìn)技術(shù)有其局限性：用于此類系統(tǒng)的激光器的頻率穩(wěn)定性受到鏡面涂層熱噪聲的影響，從更根本來說，光鐘受到所謂的量子投影噪聲（一種與原子數(shù)量和在特定量子狀態(tài)下檢測它們的概率相關(guān)的噪聲）的限制。如果能夠超越目前的基本限制，甚至還可以實現(xiàn)更加先進(jìn)的基于量子的傳感器。

歐洲創(chuàng)新與研究計量計劃（EMPIR）項目“來自量子相干和量子糾纏系統(tǒng)的超穩(wěn)定光學(xué)振蕩器（Ultra-stable optical oscillators from quantum coherent and entangled systems）”（17FUN03，USOQS）致力于實施、研究和描述用于光鐘開發(fā)的既有和全新的方法。為了超越噪聲極限和提高頻率穩(wěn)定性，項目將研究原子/離子的多粒子糾纏，該現(xiàn)象還可以被開發(fā)用在各種具有更高靈敏度的測量。該項目成果將通過新的頻率標(biāo)準(zhǔn)來支持未來實現(xiàn)國際單位制（SI）秒，并對許多需要超精確時間測量的領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

光鐘的穩(wěn)定性受到兩個噪聲流程的限制：由原子數(shù)量引起的量子投影噪聲和用于查詢原子的激光引起的噪聲，后者已被德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）開展的工作所解決。為了克服激光帶來的限制，他們在拉姆齊激勵計劃（Ramsey excitation）中多次測量其相位噪聲，這是一種量子態(tài)的相位與電磁場的相位之間的干涉量度法（interferometry）形式，用于測量粒子的過渡頻率。該項技術(shù)可以被開發(fā)用來提高時鐘的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，使得頻率測量更加準(zhǔn)確和快速。

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