2019 Fiscal Year Annual Research 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 / ニューラルネットワーク / 原子干渉計 / ブラッグ回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
渡辺は、Saif氏と山越氏の協力の下で、光格子の振幅変調による冷却原子のバンド間遷移の研究を継続した。格子間隔よりも狭いガウス型の冷却原子系BECを初期分布として準備し、緩い調和振動子様トラップ中の光格子に配置して、その動力学を古典的な場合と量子的な場合について詳しく比較した。光格子の振幅変調によって古典系は位相空間内を拡散して埋め尽くすカオス的振る舞いを示すが、量子系は適切な変調パラメーターに対しては指数関数的な局在（localization）を示す。このような現象を光格子の振幅変調について考察することは意義深いことから、結果は論文にまとめた。現在査読中である。
斎藤は、ニューラルネットワークに基づく最適化によって、有限温度の量子多体状態の密度演算子を求めた。有限温度の記述にニューラルネットワークを応用したのはこの研究が初めてであると言えるだろう。具体的には、深層畳み込みニューラルネットワークを用いて得た密度行列で系のエネルギー期待値の収束性を吟味し、ボース・ハバード模型の有限温度状態が高精度で得られることを示した。
高い検出感度を持つ原子干渉計を開発するためには、出来るだけ大きな運動量移行の実現が必要である。中川は、そのための方法について理論的な解析を行い、さらに原理実証を行うための原子干渉計の実験装置の開発を行った。大きな運動量移行の実現を目指して、原子波のブラッグ回折を用いる方法を検討し、これを実際に実験で検証するため、レーザー冷却したRb原子を用いた原子干渉計の実験装置を開発した。
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