極低温原子の２体ダイナミクスとブロッケード温度計

• Project/Area Number: 16K05498
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Atomic/Molecular/Quantum electronics
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 井上 遼太郎 東京工業大学, 理学院, 特任准教授 (20708507)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2017: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2016: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 量子エレクトロニクス

Outline of Annual Research Achievements

平成29年度は，(1)フェルミ粒子系への拡張(2)光格子ポテンシャルの精密制御の2つをそれぞれ実現することを目標として研究を行い，以下に示す成果を得た．
(1)フェルミ粒子系への拡張
本研究で実現する温度測定の対象は，光格子中の極低温イッテルビウム原子集団である．平成28年度までの研究はもっぱらボソン系を対象としていたが，29年度からはこれをフェルミ粒子系に適用することを試みた．イッテルビウムのボソン／フェルミオン同位体間における顕著な違いはスピン自由度であるが，我々の量子気体顕微観測技術の独自性は，このような差異によらず安定に機能することが期待される点にあった．いくつかの技術的な困難を解決し，期待したとおりの頑強性を実証することができた．
(2)光格子ポテンシャルの精密制御
これまでの研究で利用してきた光格子系は，光の定在波を利用したもっとも単純な構成であった．したがって，理想的な周期ポテンシャルに大域的な調和振動子ポテンシャルによる勾配が重畳した構成となっていた．これまでの研究ではこの勾配を有効利用することで温度測定を実現しているが，今後の量子シミュレーション研究のためには，積極的に制御したポテンシャル勾配のもとでの系統的な測定が求められると考えられる．そこで，光強度の空間分布が任意に制御可能な別の光を新たに導入することで，これを実現しようと試みた．今年度は，光源および，強度の空間分布を制御するためのデバイスを準備した．原子系に導入する前段階として，所望の制御が実現できることを光強度分布の直接測定によって確認した．

Research Products

• [Journal Article] Site-resolved imaging of a bosonic Mott insulator using ytterbium atoms (2017)
  • Author(s): Miranda Martin、Inoue Ryotaro、Tambo Naoki、Kozuma Mikio
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 96 Issue: 4 Pages: 043626-043626
  • DOI: 10.1103/physreva.96.043626
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measuring the branching ratios from the y8P9/2 state to metastable states in europium (2017)
  • Author(s): Yuki Miyazawa, Ryotaro Inoue, Keiji Nishida, Toshiyuki Hosoya, Mikio Kozuma
  • Journal Title: Optics Communications Volume: 392 Pages: 171-174
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2017.01.059
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 173Yb原子系におけるMott絶縁体相の実空間観測 (2018)
  • Author(s): 井口賢人, 高木將登, ミランダマルティン, 井上遼太郎, 上妻幹旺
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Noncooled site-resolved imaging of a Mott- insulator (2017)
  • Author(s): M. Miranda, R. Inoue, N. Tambo, K. Iguchi, M. Takagi, M. Kozuma
  • Organizer: International Conference on Laser Spectroscopy 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Noncooled site-resolved imaging of a Mott- insulator (2017)
  • Author(s): R. Inoue, M. Miranda, N. Tambo, M. Kozuma
  • Organizer: Bose-Einstein Condensation 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 量子気体顕微鏡を用いたMott絶縁体相におけるYb原子気体の温度評価 (2017)
  • Author(s): 反保尚基, ミランダ・マルティン, 井上遼太郎, 上妻幹旺
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
• [Presentation] 準安定状態にあるユウロピウム原子の磁気光学トラップ (2017)
  • Author(s): 宮澤裕貴, 多賀俊祐, 井上遼太郎, 上妻幹旺
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
• [Presentation] 量子デバイスとしての冷却原子系 (2016)
  • Author(s): 井上遼太郎
  • Organizer: 新学術「ハイブリッド量子科学」若手研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 森戸記念館
  • Invited
• [Presentation] Quantum gas microscope for ytterbium atoms with deep potential in the excited state (2016)
  • Author(s): Naoki Tambo, Matrin Miranda, Izumi Shomura, Takahiro Ogino, Ryotaro Inoue Mikio Kozuma
  • Organizer: 25th International Conference on Atomic Physics
  • Place of Presentation: COEX Convention & Exhibition Center (Korea)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magneto-Optical trapping of europium atoms in metastable state (2016)
  • Author(s): Yuki Miyazawa, Ryotaro Inoue, Toshiyuki Hosoya, Keiji Nishida, Takuya Ogata, Mikio Kozuma
  • Organizer: 25th International Conference on Atomic Physics
  • Place of Presentation: COEX Convention & Exhibition Center (Korea)
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 量子気体顕微鏡
  • URL: http://www.kozuma.phys.titech.ac.jp/research_category/entry7.html