<sup>171</sup>Yb<sup>+</sup> optical clock with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>2.2</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>18</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> systematic uncertainty and absolute frequency measurements
Alexandra Tofful, Charles F. A. Baynham, E. A. Curtis, Adam O. Parsons, Billy Robertson, M. Schioppo, Jacob Tunesi, H. S. Margolis, Richard Hendricks, J Whale, R. C. Thompson, R. M. Godun
Abstract
Abstract A full evaluation of the uncertainty budget for the ytterbium ion optical clock at the National Physical Laboratory (NPL) was performed on the electric octupole (E3) <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow/> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mtext>S</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mtext>F</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mn>7</mml:mn> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> transition. The total systematic frequency shift was measured with a fractional standard systematic uncertainty of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mn>2.2</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>18</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> . Furthermore, the absolute frequency of the E3 transition of the 171 Yb + ion was measured between 2019 and 2023 via a link to International Atomic Time (TAI) and against the local caesium fountain NPL-CsF2. The absolute frequencies were measured with fractional standard uncertainties between <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mn>3.7</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>16</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mn>1.1</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>15</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , and all were in agreement with the 2021 BIPM recommended frequency.