Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

The objective of the Project is to develop a new platform for optical clocks based on a Doppler-free three-photon transition in neutral bosonic ytterbium (Yb) atoms. Rather than having each atom absorb a single photon, as in conventional optical clocks, the atoms will simultaneously absorb two photons and emit one photon. In conventional optical clocks, atoms must be tightly trapped during the measurement sequence. In contrast, a three-laser setup can be configured to impart no net momentum to the atoms, eliminating the need for atom trapping. This allows the construction of clocks with greatly reduced size, weight, and power, and reduced systematic effects from trap imperfections and atom-atom interactions. Moreover, a three-photon transition permits the use of bosonic isotopes of Yb, which are orders of magnitude more robust to fluctuating external magnetic fields compared to existing clock transitions.

L’objectif du projet est de mettre au point une nouvelle plateforme d’horloges optiques reposant sur une transition à trois photons sans effet Doppler dans des atomes d’ytterbium (Yb) bosoniques neutres. Plutôt que de faire absorber un seul photon par chaque atome, comme dans les horloges optiques conventionnelles, les atomes absorberont simultanément deux photons et émettront un photon. Dans les horloges optiques conventionnelles, les atomes doivent être piégés de manière rigoureuse pendant la séquence de mesure. En revanche, un dispositif à trois lasers peut être configuré de manière à ne conférer aucune impulsion nette aux atomes, éliminant ainsi la nécessité de les piéger. Cela permet de construire des horloges beaucoup plus compactes, légères et écoénergétiques, tout en réduisant les effets systématiques liés aux imperfections du piège et aux interactions entre atomes. De plus, une transition à trois photons permet d’utiliser des isotopes bosoniques de l’ytterbium (Yb), qui sont nettement plus résistants aux fluctuations des champs magnétiques externes que les transitions utilisées dans les horloges existantes.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.