L’INRiM ha sviluppato un orologio ottico in reticolo basato su atomi neutri di itterbio (Yb) intrappolati in un reticolo ottico. In un orologio in reticolo ottico, migliaia di atomi sono confinati nell’onda stazionaria di un laser, così che il loro moto sia fortemente ridotto, permettendo lunghi tempi di interrogazione e un elevato rapporto segnale-rumore. La transizione di orologio dello Yb è nel dominio ottico a 578 nm, consentendo incertezze molto più basse rispetto agli orologi primari a microonde e rendendo gli orologi allo Yb forti candidati per una futura ridefinizione del secondo SI.
Il piano attuale include lo sviluppo di un nuovo orologio ottico allo Yb stazionario e di un orologio ottico trasportabile, insieme a nuovi confronti internazionali e ulteriori contributi al TAI usando il sistema attualmente operante. Prosegue il lavoro sul controllo degli shift sistematici, inclusi effetti di corpo nero, e su robustezza e affidabilità operativa.
Gli orologi ottici sono anche potenti sensori. Nel 2016, l’orologio allo Yb dell’INRiM ha partecipato a un esperimento proof-of-principle di geodesia relativistica insieme a un orologio ottico trasportabile sviluppato al PTB, usando confronti di frequenza tra orologi per sondare differenze di potenziale gravitazionale.
Nel Settore, l’orologio allo Yb fornisce dati ad alta accuratezza per supportare UTC(IT) e validare la frequenza di oscillatori locali. Sostiene anche confronti tra orologi ottici su collegamenti in fibra, inclusi quelli abilitati dalla Italian Quantum Backbone, e contribuisce a campagne internazionali mirate a valutare riproducibilità e coerenza tra standard ottici.
Il laboratorio integra fisica atomica, laser ultra-stabili e metodi di misura di precisione. La tracciabilità è garantita da budget di incertezza documentati e dal collegamento delle misure a standard riconosciuti, abilitando sia l’uso scientifico sia il reporting metrologico.