2022 Fiscal Year Annual Research Report
薄膜状原子波プローブによるナノ光磁場相互作用の探索
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19K03704
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
東條 賢 中央大学, 理工学部, 教授 (30433709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 真志 中央大学, 理工学部, 助教 (40803292)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / 冷却原子輸送 / 光学禁制遷移 / 光近接場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
制御性の高いレーザー冷却原子を”原子波プローブ”として利用し，誘電体表面近傍に誘起される近接場領域の光磁気的相互作用の探索を目指している。[1]冷却原子によって波の性質を有する薄膜状の原子波を用意し、[2]光磁場を透磁率変化によりその原子波に転写し、[3]光磁場による新しい量子操作へと発展する。これまで、[1]に必要な原子波の表面近傍への安定的輸送を実現し，[2]に必要な磁気双極子遷移実験を行ってきた。
最終年度では[3]へのアプローチを探索した。まず，薄膜原子波を局所的に準備するために，通常の交差型光トラップを改良し，局所的かつ安定的に表面への輸送が必要である。これまでは単一レーザー光による輸送を実現しているが，局所的な観測のためには表面近傍で交差型トラップの実現が必要となる。従来型のトラップでは輸送中に交差状態がほどけてしまうため，光学設計を見直し，輸送後に交差型光トラップの実現を確認し[3]への安定的準備状況が整った。
量子操作についてはこれまで利用してきた5P-6P遷移である磁気双極子遷移を用い，6P-5S緩和に伴う420nm光の発光を確認した。また電気双極子遷移である5P-5D遷移光（776 nm）に対してラゲールガウス光（LG光）へ変換し，軌道角運動量を変化させて冷却原子の応答を観測した。特に大きな軌道角運動量の条件では，光電場のない中空領域に冷却原子を配置することが可能であることがわかった。5P-6P遷移は磁気双極子遷移だけでなく光電場に応答する電気四重極子遷移も起こりうるため，本実験により磁気双極子遷移実験時の光電場の影響を見積もることができた。
また量子操作の発展として近年注目されてきた冷却原子を用いた時間結晶について，LG光による特異なトラップを利用し時間周期的に状態を発現する可能性を探り，一定の条件下での実現可能性について見積もることができた。
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[Presentation] Big Time Crystals in a Bouncing BEC2022
Author(s)
Chamali Gunawardana, Ali Zaheer, Arpana Singh, Tien Tran, Satoshi Tojo, Krzysztof Giergel, Andrei Sidorov, Krzysztof Sacha, Peter Hannaford
Organizer
24th Australian Institute of Physics Congress
Int'l Joint Research
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