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小型・連続測定可能な原子波干渉計の実現

Research Project

Project/Area Number 18J14262
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Atomic/Molecular/Quantum electronics
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

細谷 俊之  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords原子波干渉計 / 極低温原子 / 精密測定 / 量子慣性センサー
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は磁場に対して不敏感なアルカリ土類様原子を用いて原子波干渉計を構築することで、100μdeg/h以下のバイアス安定度を有し、磁場変動の影響を受けにくい超高性能ジャイロスコープを実現することである。
アルカリ土類様原子の基底状態は超微細構造を持たないため、アルカリ原子の原子波干渉でよく用いられる基底状態の超微細構造間を2光子で結ぶラマン遷移を利用した干渉計を構築することが出来ない。そこで、2つの運動量状態結ぶブラッグ回折を利用した干渉計を構築することとなるが、原子波干渉計の2つの出力は運動量状態は異なるが同一内部状態の原子であるため、2つの出力を空間的に弁別するなどして出力の測定を行う必要がある。したがって、高いコントラストで干渉計の出力状態を測定するためには、原子ビームの初期の横方向運動分布を狭窄化することと、大きな反跳運動量を与える高次ブラッグ回折の誘起をして干渉計を構築することが不可欠となってくる。
私はアルカリ土類様原子の一種イッテルビウム(Yb)に対して、波長399nmの双極子許容遷移と波長556nmの異重項間遷移を利用することで、横方向の運動量幅が光子反跳運動量の7倍以下と非常に狭い高輝度低速Yb原子ビームを実現した。さらに、その原子ビームに対して波長399nmの双極子許容遷移で高次ブラッグ回折を誘起し、最大28次のブラッグ回折を観測することに成功した。これらの成果を基に原子波干渉計を構築することで目標とする100μdeg/h以下のバイアス安定度は十分に得られると考えている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018 Other

All Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Presentation] 非蒸発型ゲッターを封入した真空装置中への希ガス流入量の評価2019

    • Author(s)
      小田拓実, 井上遼太郎, 細谷俊之, 上妻幹旺
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Magneto-optical trapping in glass cell evacuated by Non-Evaporable Getters2018

    • Author(s)
      Takumi Oda, Ryotaro Inoue, Toshiyuki Hosoya, Mikio Kozuma
    • Organizer
      ICAP2018: the 28th International Conference on Atomic Physics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 量子慣性センサー

    • URL

      http://www.kozuma.phys.titech.ac.jp/research_category/entry15.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子干渉の回折像検出方法、原子干渉計、原子ジャイロスコープ2019

    • Inventor(s)
      細谷俊之、井上遼太郎、上妻幹旺、田中敦史
    • Industrial Property Rights Holder
      細谷俊之、井上遼太郎、上妻幹旺、田中敦史
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-044721
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ジオイド測定方法、ジオイド測定装置、ジオイド推定装置、 ジオイド計算用データ収集装置2018

    • Inventor(s)
      上妻幹旺, 井上遼太郎, 細谷俊之, 田中敦史
    • Industrial Property Rights Holder
      上妻幹旺, 井上遼太郎, 細谷俊之, 田中敦史
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Acquisition Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ジオイド測定方法、ジオイド測定装置、ジオイド推定装置、ジオイド計算用データ収集装置2018

    • Inventor(s)
      上妻幹旺、井上遼太郎、細谷俊之、田中敦史
    • Industrial Property Rights Holder
      上妻幹旺、井上遼太郎、細谷俊之、田中敦史
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-138406
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子線コリメーション方法、原子線コリメータ―、原子干渉計、原子ジャイロスコープ2018

    • Inventor(s)
      上妻幹旺、井上遼太郎、細谷俊之、田中敦史
    • Industrial Property Rights Holder
      上妻幹旺、井上遼太郎、細谷俊之、田中敦史
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-229762
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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