原子の高空間分解制御および近接場技術の駆使による中性原子ナノ格子系の実現

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26887033
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 柴田 康介 中央大学, 理工学部, 助教 (90735440)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: 原子輸送 / 光格子

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、微細加工された物体近傍に発生する近接場と冷却原子の高空間分解制御技術とを高度に組み合わせることにより、中性原子のナノ格子系を実現することを目指すものであった。この目的の実現のために、以下の実績を挙げた。
（１）冷却原子の物体表面への輸送　近接場が発生するのは、物体からμｍ以内の領域に限られる。このため、冷却原子を物体表面に輸送する技術を確立する必要があった。本研究では、高精度機械ステージを用いた、いわゆる光ピンセット技術によって、ガラスセル中心に生成した冷却原子集団を、約15mm移動し、原子集団をガラスセル表面へ高精度に輸送することに成功した。ガラスセル付近では、原子をトラップする光の定在波による光格子、原子はその節に捕獲されるはずである。これを確認するため、パラメトリック共鳴法により、光格子特有のきつい閉じ込めに由来する大きなトラップ周波数の発現を確認した。
（２）原子集団の極低温領域への冷却　原子が移動していると近接場への原子の導入は難しい。研究当初に実現していた原子集団の温度は、数十～百μＫ程度（速度にして十cm/s程度）であったため、さらなる冷却を試みた。交差型光トラップを実現し、トラップ深さを下げていくことによる蒸発冷却を実行することで、原子集団の温度を数百nKまで冷却することに成功した。ここで、特筆すべきは、光トラップの１つには、低パワーの近共鳴光を用いたことである。この手法では、原子のトラップに高パワーのレーザーを必要としないため、物体近傍での原子操作にとって有用であると考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。