2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Quantum cybernetics - interdisciplinary studies of quantum controls and developments toward quantum computing |
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| Project/Area Number |
21102005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高橋 義朗 京都大学, 理学研究科, 教授 (40226907)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
向井 哲哉 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (70393775)
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| Keywords | 原子・分子物理 / 超精密計測 / 超伝導材料・素子 / 量子エレクトロニクス / 量子コンピュータ |
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| Research Abstract |
まず、京大グループでは、Yb原子光格子実験により、引力相互作用および斥力相互作用するボース・フェルミ混合系のモット絶縁体状態の振舞いをほぼ理解することに成功した。特に、液体ヘリウム3の冷却で知られているポメランチュク冷却という原理がスピン自由度を有するイッテルビウム原子に極めて有効に作用し、ボソンとフェルミオンの混合モット状態の実現や、相分離などのエキゾチックな状態の実現につながっていることを明らかにした。また、フェルミ粒子についても、光格子の強度を変調することにより2重占有数(ダブロン)を生成して、その生成率を調べることにより、上記のポメランチュク冷却が機能していることを明らかにした。また、我々が考案した量子計算法実現のために新たに構築した真空チャンバーを用いて、光ピンセットにより金属チャンバー領域から薄型ガラスセル領域に原子を移動し、薄型ガラスセル領域にてBECを生成しそれを3次元光格子に導入して、磁場勾配を印加した状態で高分解能レーザー分光することに成功し、超流動-モット絶縁体転移を詳しく調べることに成功すると同時に、次期副準位による原子間相互作用の違いを明らかにした。さらに、スピン量子非破壊測定により生成したスピンスクイズド状態を、光を用いて高速にデコヒーレンスなく操作することにより、実時間量子フィードバック制御を行い、決定論的にスクイーズドスピン状態を生成することに世界で初めて成功した。
NTT物性科学基礎研究所では、1)磁束量子と中性原子との結合を目指したマイクロディスクアレイを考案し、その試験用チップを開発した。2)永久電流型マイクロ磁場トラップにより、あと一桁の原子冷却で量子化閉じ込め領域に到達する数百kHzの原子閉じ込めを実現した。また、レーザ周波数の安定化で高橋研の技術協力を得た。
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