${}^{171}$Yb${}^+$ 离子光钟在 PTB 与 NPL 间通过 GPS PPP 的频率比对

我们使用了精确单点定位 (Precise Point Positioning, PPP) ——一种成熟的 GPS 载波相位频率传递方法，对基于单激光冷却 $^{171}$Yb$^+$ 离子的两个光频标准进行直接远程比对，这两个标准分别运行于英国 NPL 和德国 PTB。在两个机构中，主动氢脉泽作为飞轮振荡器；它连接到 GPS 接收机作为外部频率参考，并同时通过光学飞秒频率梳与 ${}^{171}$Yb${}^+$ 中 ${{}^2S_{1/2}(F=0)-{}^2D_{3/2}(F=2)}$ 电四极跃迁的无扰动频率实现进行比对。为了从长相干 GPS 链路测量中获益，我们在光钟到脉泽比对的各种数据间隙上进行外推，这给频率比对引入了脉泽噪声，但改善了来自 GPS 链路的不确定度。我们确定了由 GPS 链路不确定度和若干外推方案的外推不确定度组成的总统计不确定度。使用具有最小组合不确定度的外推方案，我们发现对于 67 小时的总测量时间，分数频率差 $y(\mathrm{PTB})-y(\mathrm{NPL})$ 为 $-1.3(1.2)\times 10^{-15}$。该结果与两台光钟的一致以及近期针对铯喷泉钟的绝对频率测量结果相符。