量子钟

量子钟是一种用激光冷却的单离子限制在一起的电磁离子阱的原子钟。2010年由物理学家开发，该时钟比当时的国际标准精确37倍。

量子逻辑钟是基于一个带有逻辑原子的铝制分光离子。基于铝的量子钟和基于汞的光学原子钟都是通过使用紫外线激光的光学频率的离子振动来跟踪时间，这比NIST-F1和世界上其他类似的时间标准中使用的微波频率高10万倍。像这样的量子钟能够比微波标准精确得多。

NIST团队无法测量每秒的时钟滴答声，因为一秒钟的定义是基于NIST-F1标准的，它无法测量比自己更精确的机器。然而，根据目前的标准，铝离子钟的测量频率是1121015393207857.4(7)Hz。

NIST将该钟的准确性归因于它对背景磁场和电场不敏感，并且不受温度的影响。

2008年3月，NIST的物理学家描述了一个基于铍和铝的单个离子的实验性量子逻辑时钟。这个时钟与NIST的汞离子时钟进行了比较。这些是已经建造的最精确的时钟，任何一个时钟的时间增加或减少的速度都不会超过10亿年的一秒。

2010年2月，NIST的物理学家描述了第二个增强版的量子逻辑钟，它基于镁和铝的单个离子。

在2010年被认为是世界上最精确的时钟，其分数频率误差为8.6×10-18，它的精度是原始时钟的两倍以上。

就标准偏差而言，量子逻辑时钟每36.8亿（3.68×109）年偏差一秒，而当时的国际标准NIST-F1铯喷泉原子钟的不确定性约为3.1×10-16预计在1亿多（100×106）年内既不会增加也不会减少一秒。

2019年7月，NIST科学家展示了这样一个总不确定性为9.4×10-19（每337亿年偏差一秒）的时钟，这是对不确定性低于10-18的时钟的首次示范。

在2020年的一篇论文中，科学家们说明了量子钟如何通过相对论的时间膨胀经历一个可能的实验可测试的适当时间的叠加，即当一个物体以较高的速度移动时，相对于另一个物体，时间过得较慢。在量子时间扩张中，两个时钟中的一个在两个局部动量波包的叠加中移动，导致经典时间扩张的改变。

日常实验室尺度的引力时间膨胀2010年，一项实验将两个铝离子量子钟放在彼此附近，但第二个钟比xxx个钟升高了12英寸（30.5厘米），使引力时间膨胀效应在日常实验室尺度上可见。

2021年10月，由物理学家JunYe领导的一个小组报告说，在一个由10万个锶原子组成的毫米高的超冷云的顶部和底部之间的光学晶格时钟中，测量出了10-17的时间差，该时钟被激光激发，以比较两半的滴答频率。通过调整神奇的波长，实现了极大的降噪。

量子钟的准确性在2019年之前被基于锶-87和镱-171的光学晶格钟短暂地取代了。

2014年《自然》杂志的一篇论文中描述了一个实验性的光学晶格钟。

2015年，JILA评估了他们最新的锶-87429THz（429228004229873.0Hz）光学晶格钟的xxx频率不确定性为2.1×10-18，这相当于地球上海拔变化为2厘米（0。在这个频率的不确定性下，这个JILA光点光学钟预计在超过150亿（1.5×1010）年内既不会增加也不会减少一秒。

2022年2月16日，《自然》杂志发表了叶俊能够使用一个锶-87量子晶格钟来观察低至1毫米尺度的引力红移。(以前的测量被限制在最小30厘米的范围内）。