Improved bounds on Lorentz violation from composite pulse Ramsey spectroscopy in a trapped ion

Dreissen, Laura S.; Yeh, Chih-Han; Fürst, Henning A.; Grensemann, Kai C.; Mehlstäubler, Tanja E.

doi:https://doi.org/10.1038/s41467-022-34818-0

Zugriffsnummer	49264
Dokumenttyp	Zeitschriftenartikel
Peer Review	mit Peer Review
Sprache	Englisch
Titel	Improved bounds on Lorentz violation from composite pulse Ramsey spectroscopy in a trapped ion
Autor(in); Institution	Dreissen, Laura S.; QUEST, FG 2, Quantenuhren und komplexe Systeme, PTB-Braunschweig Yeh, Chih-Han; QUEST, FG 2, Quantenuhren und komplexe Systeme, PTB-Braunschweig Fürst, Henning A.; QUEST, FG 2, Quantenuhren und komplexe Systeme, PTB-Braunschweig; Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik, Hannover, GERMANY Grensemann, Kai C.; QUEST, FG 2, Quantenuhren und komplexe Systeme, PTB-Braunschweig Mehlstäubler, Tanja E.; QUEST, FG 2, Quantenuhren und komplexe Systeme, PTB-Braunschweig; Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik, Hannover, GERMANY
Quelle/Jahr	Nature Communications: 13 (2022), 1 - 6
Artikelnummer	7314
Availability	[online only]
ISSN	2041-1723 (ONLINE)
DOI	https://doi.org/10.1038/s41467-022-34818-0
URL	https://www.nature.com/articles/s41467-022-34818-0
Verlag	London: Nature Publishing Group
Zusammenfassung	In attempts to unify the four known fundamental forces in a single quantum consistent theory, it is suggested that Lorentz symmetry may be broken at the Planck scale. Here we search for Lorentz violation at the low-energy limit by comparing orthogonally oriented atomic orbitals in a Michelson-Morley-type experiment. We apply a robust radiofrequency composite pulse sequence in the 2F7/2 manifold of an Yb+ ion, extending the coherence time from 200 μs to more than 1 s. In thismanner, we fully exploit the high intrinsic susceptibility of the 2F7/2 state and take advantage of its exceptionally long lifetime. We match the stability of the previous best Lorentz symmetry test nearly an order of magnitude faster and improve the constraints on the symmetry breaking coefficients to the 10−21 level. These results represent the most stringent test of this type of Lorentz violation. The demonstrated method can be further extended to ion Coulomb crystals.

Relation	https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41467-022-34818-0/MediaObjects/41467_2022_34818_MOESM2_ESM.zip – (Source Data)
Kostenfreier Zugang	Open Access Gold
Rechteinformation	CC BY 4.0 ; Creative Commons Attribution 4.0 License

Themenbereich der Metrologie	Zeit und Frequenz
Forschungsprojekt	Interne projekte: Ytterbium multi-ion clock spectroscopy Externe: Improved bounds on Lorentz violation from composite pulse Ramsey spectroscopy in a trapped ion
Förderinformationen (1)	Förderername: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Förderer ID: 0000 0001 2096 9829 Förderprogramm: EXC-2123 QuantumFrontiers Titel der Förderung: Germany’s Excellence Strategy Förderungsnummer: 390837967
Förderinformationen (2)	Förderername: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Förderer ID: 0000 0001 2096 9829 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: CRC 1227 DQ-mat Förderungsnummer: B03

Zitierung

Dreissen, L. S., Yeh, C.-H., Fürst, H. A., Grensemann, K. C., & Mehlstäubler, T. E. (2022). Improved bounds on Lorentz violation from composite pulse Ramsey spectroscopy in a trapped ion. Nature Communications, 13, 1–6. https://doi.org/10.1038/s41467-022-34818-0

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