2021 Fiscal Year Research-status Report
原子干渉計におけるデコヒーレンス時間の質量依存性の研究
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20K14482
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 圭佑 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (00795982)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光格子 / 光ファイバ増幅器 / 原子干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、安定同位体であるルビジウム87とルビジウム85を同時にレーザー冷却・光格子トラップし、同じ環境下で原子干渉計を構成し、デコヒーレンス時間の質量依存性を精密検証することで量子重力理論の実験的検証に挑む。研究期間内に、①冷却光源・光学系と周波数安定化機構、②磁気光学トラップ（MOT）用の真空チェンバー及び観測系、③光格子用光源・光学系、④ラムゼー測定用マイクロ波源（あるいは2光子誘導ラマン光源）及びタイミング系・観測系の各種開発・評価、⑤デコヒーレンス時間の測定及び質量依存性の検証、の手順で研究を進める。初年度は①と②を取り組み、冷却光源を整備するとともに、ルビジウム87及びルビジウム85のそれぞれのMOTに成功した。そして、2021年度は、③と④を進めた。
③光格子用光源・光学系の開発・評価
MOTから光格子へのローディング効率のシミュレーションの結果、数10 W級の高出力の光格子用光源が必要と試算された。新たにイッテルビウム添加ファイバ増幅器（クラッド励起）を自作することとし、必要となる光学部品の選定・調達を進めた。
④ラムゼー測定用マイクロ波源（あるいは2光子誘導ラマン光源）及びタイミング系・観測系の各種開発・評価
ルビジウム87及びルビジウム85の超微細構造準位間の遷移周波数は、それぞれ6.8 GHz、3 GHzであり、自由発展時間が~10秒のラムゼー干渉計を実現するには、短期安定度が10^-11@10秒よりも良い基準信号源が必要と試算された。必要となる基準信号源の選定を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
イッテルビウム添加ファイバ増幅器を自作するための光学部品の調達に時間を要したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度中に、イッテルビウム添加ファイバ増幅器自作用の光学部品の調達が済み、また2022年度の早い段階に基準信号源を調達できる見通しがついた。2022年度前半に③と④を開発し、後半に⑤を取り組み、最終目標であるデコヒーレンス時間の質量依存性の精密検証を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由:基準信号源の調達を2022年度に持ち越したため。
次年度使用額の使用計画:基準信号源の調達。
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using ultracold entangled Fr atoms2021
Author(s)
Aoki T, Sreekantham R, Sahoo B K, Arora B, Kastberg A, Sato T, Ikeda H, Okamoto N, Torii Y, Hayamizu T, Nakamura K, Nagase S, Ohtsuka M, Nagahama H, Ozawa N, Sato M, Nakashita T, Yamane K, Tanaka K S, Harada K, Kawamura H, Inoue T, Uchiyama A, Hatakeyama A, Takamine A, Ueno H, Ichikawa Y, Matsuda Y, Haba H, Sakemi Y
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Journal Title
Quantum Science and Technology
Volume: 6
Pages: 044008～044008
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of a laser frequency stabilization and an optical transmission system for the francium electric dipole moment search2021
Author(s)
K. Nakamura, S. Nagase, T. Nakashita, T. Hayamizu, T. Aoki, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, K. Yamane, M. Fukase, D. Uehara, A. Takamine, and Y. Sakemi
Organizer
The 29th annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'21)
Int'l Joint Research / Invited
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