武汉物数所黄学人研究员领导的离子光频标研究小组最近在铝离子光钟研究中取得了多项关键技术的突破：首先利用协同冷却技术成功地实现了利用钙离子对单个铝离子的协同冷却；近日又在铝离子光钟系统中成功实现了单个40Ca+离子的边带冷却，使得离子处于振动量子基态。冷却之后的单离子平均振动量子数为 0.08，且离子处于振动量子基态的布居数达到93%以上，单离子的囚禁时间达到80小时。此技术突破为单个铝离子量子逻辑光钟的闭环锁定打下了坚实的基础。
将囚禁离子冷却到振动量子基态是研制铝离子量子逻辑光钟的重要关键技术之一。该研究组的崔凯枫、商俊娟、曹健、舒华林、汪绍茂、黄学人等研究人员通过多日艰苦攻关，终于在近期突破了铝离子光钟系统的单个离子深度冷却的瓶颈技术，实现了囚禁离子的边带冷却。同时还利用单个钙离子成功实现了对铝离子的协同冷却，使得单离子的囚禁寿命达到80小时之久。处于振动量子基态的囚禁离子是一个非常理想的量子体系，是实现铝离子量子逻辑光钟的关键技术难点。该技术的突破，使得高精度量子逻辑铝离子光钟的实现又向前迈进了一步，大大增强了全组科研人员的信心，目前全组科研人员正在进行铝离子逻辑光谱探测实验。
该工作得到了科技部“863”主题项目“1E-16星载原子钟关键技术研究”和中国科学院深紫外固态激光源前沿装备研制项目“铝离子光钟”的大力资助。
