2015年6月1日ニュース「光格子時計で新成果 水銀でも原子時計上回る精度確認」 | SciencePortal
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共同発表：水銀・ストロンチウム光格子時計の高精度直接比較に成功～次世代時間標準に向けて「光格子時計」の優位性を示す～
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図１　光格子の模式図
原子（緑色）が、光の定在波で作られた光格子（茶色）の中に捕獲されている。光格子を「魔法波長」と名づけられた特別なレーザー波長で構成することで、光格子のレーザーが原子の振り子の振動数を変化させないようにし、原子固有の振動数を測定する。

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図２　水銀光格子時計の装置
ａ．開発した水銀光格子時計。使用する紫外レーザーもすべて同じ光学定盤の上に構築されている。
ｂ．水銀光格子時計の概要。レーザー冷却された水銀原子を光共振器の定在波で構成した光格子内に捕獲し、分光を行う。

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図３　水銀光格子時計とストロンチウム光格子時計とそれらの周波数をつなぐ光周波数コムの関係図
それぞれの時計の周波数の比を測定するための光の周波数のものさしとして、一定周波数間隔の光を持つ光周波数コム（エルビウムファイバコム）を使用する。

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図４　水銀、ストロンチウム光格子時計の周波数比の測定
ａ．水銀、ストロンチウム光格子時計の周波数比の不確かさを示すアラン標準偏差（赤丸は測定結果、赤線は結果を当てはめた直線）。およそ３０分の平均化時間で精度が１７桁に達する。
青破線はレーザーの周波数ノイズから予想される理論値。緑点線は量子雑音の制限。
ｂ．各測定ごとの水銀、ストロンチウム光格子時計の周波数比。１０回の測定から、周波数比の不確かさが８×１０－１７（赤点線で示す範囲）であることが実証された。赤実線が測定値の平均値を示す。


次世代の時間標準となる有力候補に挙げられている光格子時計の研究で、新たな成果が香取秀俊(かとり ひでとし)東京大学大学院工学系研究科教授らの研究グループによって生み出された。

光格子時計のアイデア自体の提唱者でもある香取教授らは昨年2月、ストロンチウムの原子を用いて160億年で1秒しか狂わない光格子時計をつくった、と発表している。10のマイナス18乗の精度に相当することから、18桁の時計を実現した、とも表現された。現在、時間の単位である「秒」を定義しているのは、英国のルイ・エッセンが発明したセシウム原子時計で、精度は15桁(3,000万年に1秒のずれ)だ。

水銀の原子を用い17桁の精度の光格子時計を作ったのが、今回の成果。セシウム原子時計より2桁上回り、これまで実現していた水銀光格子時計に比べても80倍という精度に相当する。

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