2018 Fiscal Year Research-status Report
Selective quantum manipulation of atom wave packet by amplitude modulation of the optical lattice
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17K05596
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
渡辺 信一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (60210902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斎藤 弘樹 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (60334497)
中川 賢一 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (90217670)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光格子 / 波束形成 / Dirac点 / 原子干渉計 / ブラッグ回折 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
渡辺は研究協力者である山越との連携のもと、光格子の振幅変調という方法で波束の形成とその制御を研究してきた。量子制御においては特定の状態（初期状態）を素早く形成することが要求されることから、振幅変調をトラップされた冷却原子にパルス的に照射する場合を考察した。特に、光格子としてレーザーの倍波を混合させるbichromaticなsuperlatticeに対して振幅変調を行うことで、２つのバンドが縮退するDirac点を発生させて、波束を発生させた。パルス励起により100マイクロ秒以内に波束の99%を励起状態に遷移させることが可能であること、および光格子がDirac点を持つ場合には、その近傍へ励起することでrobustで光格子中を広範囲にわたってコヒーレンスを維持しながら伝搬する性質のよい波束が発生することを示した。
斉藤は、少数多体系の厳密な基底状態をニューラルネットワークによる最適化法で求める研究を推進した。格子上のボース粒子系についてのみならず、同様の方法が連続空間の問題にも適用可能であり、良い結果を与えることが明らかになった。
中川は、大きな運動量移行が可能なブラッグ回折を用いた原子干渉計の理論的な解析を行った。またこの原理を実験で検証するため、新たな原子干渉計の実験装置の準備および原子のブラッグ回折用のレーザー光源の開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
渡辺は、光格子中の振幅変調の研究の推進を継続して行い、パルスによる波束の励起の最適化について有用な結果を得たほか、２色のレーザーを用いたbichromaticなsuperlatticeにおいて、Dirac点近傍においてコヒーレンスをよく維持する鮮明な波束を形成できることを見出した。今年度の研究において十分な成果を出せたといえる。
中川の研究では、当初の光格子中の原子干渉計の研究からブラッグ回折を用いた方法に研究方針を変更したため、若干進捗が遅れているが、概ね予定通り進んでいる。
斉藤の研究では、当初の研究目的にはなかった、機械学習を用いた量子多体問題の計算法に関しても、今年度は大きな進展があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
渡辺は、光格子中の冷却原子の波束を生成するにあたって、その制御率を向上させるために斎藤の用いている機械学習の手法を応用したいと考えている。これによって、これまでに達成した100マイクロ秒以内に波束の99%を励起するというプロセスを短時間化し励起率を一層向上させる方法を考察する。
中川は、主にブラッグ回折を用いて大きな運動量移行を行って高い検出感度が実現可能な原子干渉計に関して理論的な考察および原理実験を行う予定である。
斉藤は、量子乱流に関する研究、および、機械学習を用いた量子多体問題の計算法に関する研究を今後推進する。機械学習に関しては、GPUを用いてより大きな量子系を高速に計算する方法の開発を推進する。
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Research Products
(5 results)
