Extended Coherence Time on the Clock Transition of Optically Trapped Rubidium

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Buening, G. Kleine; Will, J.; Ertmer, W.; Rasel, E.; Arlt, J.; Klempt, C.; et al.: Extended Coherence Time on the Clock Transition of Optically Trapped Rubidium. In: Physical Review Letters 106 (2011), Nr. 24, 240801. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.240801

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Optically trapped ensembles are of crucial importance for frequency measurements and quantum memories but generally suffer from strong dephasing due to inhomogeneous density and light shifts. We demonstrate a drastic increase of the coherence time to 21 s on the magnetic field insensitive clock transition of Rb-87 by applying the recently discovered spin self-rephasing [C. Deutsch et al., Phys. Rev. Lett. 105, 020401 (2010)]. This result confirms the general nature of this new mechanism and thus shows its applicability in atom clocks and quantum memories. A systematic investigation of all relevant frequency shifts and noise contributions yields a stability of 2: 4 X 10(-11) tau(-1/2), where tau is the integration time in seconds. Based on a set of technical improvements, the presented frequency standard is predicted to rival the stability of microwave fountain clocks in a potentially much more compact setup.
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Document Type: article
Publishing status: publishedVersion
Issue Date: 2011
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