囚禁离子光钟微运动的精确测定

随着囚禁离子光谱学中的相对系统频率不确定度接近 $10^{-18}$ 量级的低位，运动频率移占了不确定度预算的相当部分。微运动（micromotion）——一种与保罗阱原理根本相关的受迫运动——在这些系统中是特别令人关切的问题。在本文中，我们在该水平上实验研究了三种用于最小化和确定微运动振幅的常用方法。我们开发了用于光子关联技术定量应用的通用模型，该模型适用于跃迁线宽与射频驱动频率相当的常遇区域。我们表明，由二阶多普勒频移导致的分数频率不确定度可低于 $1\times 10^{-20}$ 实现。定量评估通过与概念上更简单的分辨边带法交错测量得到验证。若未在 Lamb-Dicke 区深处进行，由于本征微运动采样，在分辨边带测量中会观测到 $10^{-19}$ 量级的温度相关偏移。通过与光子关联测量直接比较，我们表明易于实现的参数加热法同样对 $1\times 10^{-20}$ 量级的微运动敏感。