2017 Fiscal Year Annual Research Report
量子気体顕微鏡による光格子中原子スピンとフォトンのハイブリッド量子制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of hybrid quantum systems |
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| Project/Area Number |
16H01053
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高橋 義朗 京都大学, 理学研究科, 教授 (40226907)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / 応用光学・量子光工学 / 原子・分子物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子気体顕微鏡とは、光格子中に導入された強相関原子系の原子の空間分布を、単一サイトの分解能かつ単一原子の感度での観測を可能にする技術である。これまで、アルカリ原子を主な対象として、様々な量子多体系の現象を直接観測することに適用され、威力を発揮してきた。ただし、これまでの測定は、全て、共鳴光を原子に照射したときの発光を高感度にＣＣＤカメラで検出する、発光イメージング法が用いられている。本研究では、新たに、非共鳴光パルスを用いた分散型イメージング技術である、いわゆるファラデー顕微鏡を、量子気体顕微鏡に対して開発する。特に、光格子中の個々の原子スピンと入射光パルスフォトンとの量子もつれを形成し、測定誘起および測定を介さない原子スピンの量子フィードバック制御を行い、光格子中の原子スピン系に対する新奇の量子制御技術を開拓することを目的とする。
本年度の研究実績として、上記の研究目的に向けて、概ね順調に研究を進めることができ、具体的には、まず、１）スクイーズド光を用いた非破壊型量子気体顕微鏡におけるスキャン型検出法の提案のより詳細な検討、に関する成果を得ることができた。各ビームの空間モードを合致させることで、ある程度の感度の減少を抑えることが可能であることを数値計算で確認した。さらに、２）2次元光格子中原子の局所的操作の実現、に成功した。原子集団の分布の一部が、局所操作用のレーザー光源の照射により、取り除かれる様子を、照射前後の量子気体顕微鏡の画像から確認することができた。また、3）新たなスピン依存型高分解能量子気体顕微鏡に向けた考察、を行った。分散型のファラデー量子気体顕微鏡と超狭線幅遷移を用いたサイドバンド冷却を組み合わせることで新たなスピン依存型高分解能量子気体顕微鏡が実現できることを着想しこの具体的な設計を進めることができた。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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