具有 $2.5\times10^{-18}$ 系统不确定度的 $^{115}$In$^+$-$^{172}$Yb$^+$ 库仑晶体钟

我们展示了一种可扩展的混合物种库仑晶体钟，基于 $^{115}$In$^+$ 中的 $^1S_0$ $\leftrightarrow$ $^3P_0$ 跃迁。$^{172}$Yb$^+$ 离子被共囚禁并用于 sympathetically cooling（协同冷却）。通过带有置换控制的条件制备序列，确保了混合物种库仑晶体的可重复 interrogations（ interrogations 条件）。我们展示了使用 1In$^+$-3Yb$^+$ 晶体的钟运行，实现了 $2.5\times10^{-18}$ 的相对系统不确定度和 $1.6\times10^{-15}/\sqrt{\tau/1\;\mathrm{s}}$ 的相对频率不稳定度。我们报告了不确定度为 $1.3\times10^{-16}$ 的绝对频率测量结果，以及与基于 $^{171}$Yb$^+$ (E3) 和 $^{87}$Sr 的钟进行的光学频率比对。对于前者，其分数不确定度为 $4.4\times10^{-18}$，据我们所知，这是迄今为止报道的最准确的频率比值。对于 $^{115}$In$^+$/$^{87}$Sr 比值，我们将最佳先前测量结果提高了一个数量级以上。我们还展示了使用四个 $^{115}$In$^+$ 钟离子的运行，将不稳定度降低至 $9.2\times10^{-16}/\sqrt{\tau/1\;\mathrm{s}}$。