美国JILA实验室的研究人员提高了其“镊子原子钟”的信号功率，并首次对性能进行了测量，证明该“镊子钟”的稳定性已接近新一代原子钟的最好水平。这种原子钟使用激光镊子捕获、控制和隔离原子，为利用量子物理提高钟的性能以及量子信息处理、量子模拟和测量科学中的未来应用提供了独特的可能性。该项成果发表在新一期《自然》杂志上。

研究人员通过比较镊子钟的两个不同区域来测量其稳定性，其性能接近JILA的3D锶晶格钟（通过两个光晶格钟之间的常规比对能够验证3D系统的稳定性）。 

图：JILA的镊子钟使用光镊控制多个锶原子

研究人员称，此项工作的重要突破是找到了一种保持量子相干性同时制备多个原子的方法，原子数比去年增加了30倍，足够多的原子能够实现自我比较和更长相干时间的观察。此外，结合了可扩展性、相干性和单粒子控制的方法，还为量子信息处理和模拟建立了体系。

像普通金属镊子一样，激光镊子可以精确控制单个原子。拥有数百个原子的镊子钟具有信号强和稳定性高的特点，研究人员下一步还将把目标提高到上千个原子。

除计时之外，研究人员期待将镊子平台用于量子计算和模拟以及可编程量子传感器。光学镊子可用来“纠缠”原子，“量子纠缠”能够提高钟和传感器的测量灵敏度，还可能用于量子逻辑运算和量子处理模拟。

该项工作得到了美国军研办公室，美国空军科学研究所，美国国防先进研究计划署，JILA国家科学基金会物理前沿中心和美国国家标准与技术研究院（NIST）的支持。

（译：车薇娜 / 图：JILA）