Статистические методы описания сигналов с флуктуирующей фазой

Коррелированные флуктуации. Аллановская девиация. Типы шумовых процессов в стандартах частоты. Связь аллановской девиации и спектральной плотности мощности шума. Вычисление аллановской девиации для различных шумовых процессов. Спектр мощности квазимонохроматического сигнала с флуктуирующей фазой. Построение корреляционной функции. Спектральная форма линии.  Случай мелких высокочастотных и глубоких низкочастотных флуктуаций фазы, соответствующие формы линии. Преобразование спектра в нелинейных процессах.

Общая теория относительности в приложении к передаче сигналов времени и частоты

Понятие о метрике пространства-времени. Метрика Минковского. Пространство-время в тории гравитации Эйнштейна. Основы геометрии ОТО. Преобразование времени во вращающейся системе координат, гравитационный сдвиг, эффект Саньяка. Методы передачи сигналов времени и частоты. Сличение часов.  Методы односторонней и двусторонней передачи.

Прецизионные измерения в астрофизике

Пульсары как астрофизические источники периодических импульсов. Физика пульсаров.  Флуктуации частоты. Пульсары в двойных системах. Дрейф периастрия в двойных системах. Излучение гравитационных волн. Методы регистрации спектров квазаров. Калибровка астрофизических спектрометров. Поиск экзопланет. Поиск дрейфа и градиента постоянной тонкой структуры.

Глобальная система спутниковой навигации

Орбиты спутников, сдвиги частоты, точность измерений.  Кодировка и декодировка данных. Методы CDMA, TDMA, FDMA.  Коррекция ошибок.  Шкалы времени TAI, UTC. Синхронизация времени между удаленными объектами. Учет  дисперсии атмосферы.

Двухуровневая система. Метод Рэмси. Микроволновые стандарты частоты

Двухуровневая система. Оптические уравнения Блоха. Вектор псеводспина.  Осцилляции Раби. Возбуждение последовательностью когерентных взаимодействий. Метод Рэмси.   Микроволновые стандарты частоты. Водородный мазер. Условия генерации. Шумовые характеристики водородного мазера. Пучковые цезиевые часы и их характеристики. Атомная интерферометрия. Дифракция атомов на лазерных волнах, интерферометр Борде.

Метод лазерного охлаждения и захвата нейтральных атомов. Прецизионные измерения в ультрахолодных атомах.

Лазерное охлаждение атомов. Оптическая патока. Доплеровский предел. Субдоплеровское охлаждение, сизифовский метод. Предел отдачи. Ловушки для нейтральных атомов. Магнитная дипольная, оптическая дипольная, магнито-оптическая ловушка. Атомный фонтан. Атомы в оптических решетках.

Захват и охлаждение ионов. Уравнения Матье. Прецизионные измерения в ионных ловушках.

Методы захвата заряженных частиц. Ловушка Пауля. Уравнения стабильности, параметры Матье. Псевдопотенциал. Частоты микро- и макродвижения. Ловушка Пеннинга. Магнетронная, циклотронная и аксиальные частоты. Прецизионное измерение масс в ловушке Пеннинга. Методы охлаждения ионов в ловушках. Лазерное охлаждение. Доплеровский предел. Охлаждение на боковых колебательных частотах. Режим Лэмба-Дике. Спектроскопия сильнозапрещенных переходов.

Прецизионные измерения с использованием методов квантовой логики

Метод квантовых скачков. Элементы квантовой логики в ионных ловушках. Операция CNOT. Передача информации между часовым и считывающим ионами. Симпатическое охлаждение. Прецизионная спектроскопия с использованием метода квантовой логики.

Измерение оптических частот

Спектральные свойства фемтосекундного лазера. Фазовая и групповая скорости распространения импульса в резонаторе, возникновение офсетной частоты. Расширение спектра в нелинейном волокне, фотонно-кристаллические волокна. Нелинейный интерферометр. Метод регистрации и стабилизации офсетной частоты. Измерение абсолютной частоты лазерного излучения  с помощью фемтосекундного синтезатора частот.

Приближение к границе точности. Фундаментальные ограничения на точность измерений.

Приближение к квантовому пределу. Соотношение неопределенности. Квантовые флуктуации электромагнитного поля. Флуктуации населенности в квантовых поглотителях. Использование сжатых и перепутанных состояний для подавления шумов. Флуктуации в твердых телах, тепловые шумы. Квантовый предел стабильности интерферометра. Предельная чувствительность детекторов гравитационных волн. 

Список литературы