冷却原子とボーズ・アインシュタイン凝縮体における量子干渉効果の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440125
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 光永 正治 熊本大学, 理学部, 教授 (90332882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 眞 NTT物性科学基礎研究所, 研究主任 ; 藤井 淳浩 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 教授 (30034375)
• Keywords: レーザー冷却 / 量子干渉効果 / 電磁誘導透過 / 偏光勾配冷却 / 2光子共鳴 / 光情報記録 / サブレベルコヒーレンス / ボーズ・アインシュタイン凝縮

Research Abstract

原子オブンから発射された原子ビームを、ゼーマンスローワーを用いて減速し、磁気光学トラップ(MOT)を用いて捕獲、冷却することで、原子数約5×10^9個の冷却ナトリウム原子群が日常的に生成されるようになった。このような冷却ナトリウム原子は、ドップラー冷却により、約200マイクロ度程度に冷却されているが、今回偏光勾配冷却を施すことでさらなる冷却を目指した。すなわち、時刻t=0でMOT用の四重極磁場を切り、t>0で完全に残留磁場がゼロになるように、磁場補正用のコイルを3方向に導入し、さらにdark MOTで原子雲の中心付近にリポンプ光が当たっていないのを補正するために、第二のリポンプ光を導入した。実際に温度を測ってみたが、ドップラー冷却と比較して顕著な程の温度変化は見られなかった。磁場補正や、トラップ光ビームのバランスの問題等を改善する必要があると思われる。
また、冷却原子を用いた光情報記録の実験を行った。これは、冷却原子を生成した後、トラップ光、リポンプ光を遮断し、プローブ光パルス、カプリング光パルスを原子雲に当て、光情報の書き込みを行う。このときプローブ、カプリング周波数は2光子共鳴条件を満たしているものとする。この後に遅れ時間τをもってカプリング光を入れることで、プローブ光としての情報の読み出しが可能である。我々はこのような情報の読み出しに成功した。さらにτを変化させながら信号強度をプロットすることで、サブレベルコヒーレンスの減衰時間Tsを見積もることができる。このようにして測定されたTsは、220マイクロ秒で、室温ナトリウム原子よりもかなり長いものになっていた。このような測定は量子干渉効果を用いた量子メモリーの記録時間を見積もる有力な手法と思われる。

Research Products

• [Publications] 光永正治: "量子干渉効果による光情報記録"光学. 32・4. 229-235 (2003)
• [Publications] H.Asahi, K.Motomura, K.Harada, M.Mitsunaga: "Dark-state imaging two-dimensional mapping of a magnetic field"Opt.Lett.. 28. 1153-1155 (2003)
• [Publications] M.Yamashita, T.Mukai: "Stabilization of the number of Bose-Einstein-condensed atoms in evaporative cooling via three-body loss"Phys.Rev.A. 68. 063601 (2003)
• [Publications] A.Fujii, K.Takiyama, H.Haraguchi, K.Miyazaki, M.Tabuki: "Time-resolved photo-luminescence due to STE in T1Br doped with I-ions"J.Luminescence. (to be published). (2004)