精密量子計測の重力計測への応用

• Project/Area Number: 14047210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 中川 賢一 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 助教授 (90217670)
• Project Period (FY): 2002 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥24,500,000 (Direct Cost: ¥24,500,000); Fiscal Year 2005: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2004: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2003: ¥8,400,000 (Direct Cost: ¥8,400,000); Fiscal Year 2002: ¥7,300,000 (Direct Cost: ¥7,300,000)
• Keywords: 原子干渉計 / 重力計測 / 原子光学 / 量子計測 / アトムチップ / ボーズ凝縮 / ポーズ凝縮 / 重力 / レーザー冷却 / 精密計測 / 物質波

Research Abstract

前年度までにレーザー冷却^<87>Rb原子を用いた原子干渉計による重力加速度gの測定原理の検証を行ってきたが、本年度は主にこの重力加速度gの測定感度および精度をさらに向上するための様々な改良を行ってきた。まず測定感度を大きく向上するため、重力との相互作用時間を長くするため、原子泉法を導入して原子を上方に打ち上げることにより相互作用時間を従来の10msから最大100ms程度まで上げることが可能になった。また干渉信号のSN比を決めている様々な要因を特定して検出感度向上を行い、重力加速度の検出感度は約2×10^<-6>を得ることができ、この検出感度を主に決めているのは床からの振動であることが分かった。この後、低周波域のさらなる防振を行って原子泉法を組み合わせることによりこの装置を用いて10^<-8>程度まで検出感度を向上できる可能性が見出された。
アトムチップを用いたボーズ凝縮(BEC)原子による原子干渉計の開発を行い、光定在波によるブラッグ回折を用いて原子のビームスプリッターを実現してチップ上の原子干渉計を実現した。この干渉計の干渉フリンジのコントラストの低下をもたらす様々な要因を解析し、これが主に原子間相互作用によるものであることを実験および理論的な解析により明らかにした。これによって原子間相互作用を考慮することによりチップ上のBEC原子を用いた原子干渉計が十分使い物になることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Atom Chip based fast production of Bose-Einstein condensate (2006)
  • Author(s): Munekazu Horikoshi, Ken'ichi Nakagawa
  • Journal Title: Applied Physics B 82 Pages: 363-366
• [Journal Article] Simple and efficient magnetic transport of cold atoms using moving coils for the production of Bose-Einstein condensation (2005)
  • Author(s): K.Nakagawa, Y.Suzuki, M.Horikoshi, J.B.Kim
  • Journal Title: Applied Physics B 81 Pages: 791-794
• [Journal Article] Modulation-free acetylene-stabilized lasers at 1542nm using a modulation transfer spectroscopy (2005)
  • Author(s): Ken'ichi Nakagawa, Youhei Sato, Mitsuru Musha, Ken-ichi Ueda
  • Journal Title: Appl.Phys.B (出版予定)
• [Journal Article] A highly stable mm-wave synthesizer realized by mixing two lasers locked to an optical frequency comb generator (2004)
  • Author(s): M.Musha, A.Ueda, M.Horikoshi, K.Nakagawa, M.Ishiguro, K.Ueda
  • Journal Title: Opt.Commun. 240 Pages: 201-208
• [Journal Article] 原子干渉計を用いた精密計測および量子情報処理 (2004)
  • Author(s): 中川 賢一
  • Journal Title: レーザー研究 31 Pages: 457-462
  • NAID: 10013315935
• [Publications] K.Nakagawa, A.Onae: "Development of Optical Frequency Standards for Wavelength-division-multiplexing (WDM) Optical Fiber Communication Systems"IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials. 124. 52-55 (2004)
• [Publications] 中川賢一: "光通信帯の高精度光周波数標準"レーザー研究. 31. 433-437 (2003)