冷却イオン列の超放射ダイナミクス制御

• 研究課題/領域番号: 15K05239
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 早坂 和弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所量子ICT先端開発センター, 研究マネージャー (10359086)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: イオントラップ / 共振器量子電磁力学 / 超放射 / 光時計 / 共振器電磁量子力学

研究成果の概要

イオントラップで原子イオンをレーザー冷却すると、イオン特有の精密光周波数を取り出すことが可能である。単一イオン光時計はこの特徴を生かしたものだが、これまでは複数個を用いた性能改善の方法が明らかではなかった。本研究課題では千個以上のイオンを用いた超放射光時計や、数十個イオンを用いた複数個イオン光時計が原理的にも実装上でも可能であることを明らかにした。将来のGPS精度向上や光通信の高速化に大きく寄与すると期待される。

研究成果

• [学会発表] Characterization of a planar trap fabricated on a SiO2 substrate (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura, K. Hayasaka, K. Furusawa, I. Morohashi, N. Sekine, T. Mukaiyama, U. Tanaka
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 国際学会
• [学会発表] Generation of anharmonic potential for isospaced ionstrings with a planar trap (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kitao, K. Hayasaka, T. Mukaiyama, U. Tanaka
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 国際学会
• [学会発表] 複数イオンによるイオン光時計の高安定化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 早坂和弘
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] プレーナートラップでのCa+イオン等間隔配列動作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北尾 政義、早坂 和弘、向山 敬、田中歌子
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Si系基板プレーナートラップの特性評価II (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村 充宏、早坂 和弘、古澤 健太郎、諸橋 功、関根 徳彦、向山 敬、田中 歌子
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Collective Coupling of Trapped Ions to a High-Finesse Cavity toward Superradiant Lasing (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayasaka, M. KItao, U. Tanaka
  • 学会等名: The 24th General Congress of International Commission for Optics
  • 発表場所: 京王プラザホテル(東京都新宿区)
  • 年月日: 2017-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Collective Coupling of Trapped Ions to a High-Finesse Cavity toward Superradiant Lasing (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayasaka, M. Kitao, U. Tanaka
  • 学会等名: The 24th General Congress of International Commission for Optics
  • 国際学会
• [学会発表] 複数個Ca+への時計レーザー周波数ロック (2017)
  • 著者名/発表者名: 早坂 和弘
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] マルチウェル型プレーナートラップの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中 歌子、古澤 健太郎、諸橋 功、関根 徳彦、早坂 和弘
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 等間隔イオン配列を実現する矩形電極配列プレーナートラップ (2017)
  • 著者名/発表者名: 北尾 政義、早坂 和弘、向山 敬、田中 歌子
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Si系基板プレーナートラップの特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 充宏、早坂 和弘、古澤 健太郎、関根 徳彦、向山 敬、田中 歌子
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] New Approaches to the Optical Clock with Trapped Ions (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayasaka
  • 学会等名: 1st Asia-Pacific Workshop on Trapped Quantum Systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generation of isospaced ion strings using a planar trap (2017)
  • 著者名/発表者名: Utako Tanaka, Kengo Masutani, Masayoshi Kitao, Kazuhiro Hayasaka
  • 学会等名: 9th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 発表場所: 京都大学 桂キャンパス(京都府京都市)
  • 国際学会
• [学会発表] 光通信波長帯光源の第二高調波によるCa+時計遷移励起 (2017)
  • 著者名/発表者名: 早坂和弘
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] 光共振器を用いた等間隔イオン配列プレーナートラップの性能評価法の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北尾政義、増谷賢吾、早坂和弘、田中歌子
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] プレーナートラップを用いた40Ca+イオンの二次元配列への拡張 (2017)
  • 著者名/発表者名: 紙谷和彦、早坂和弘、古澤健太郎、関根徳彦、田中歌子
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] 等間隔イオン配列のための環状電極配置プレーナートラップ (2016)
  • 著者名/発表者名: 増谷 賢吾、田中 歌子、早坂 和弘、占部 伸二
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 蓄積イオンの量子状態制御とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 早坂 和弘
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] 超放射観測に向けたCaイオン準安定状態の寿命測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 早坂和弘
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス(石川県金沢市)
• [学会発表] オントラップ光時計の現状と未来 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早坂 和弘
  • 学会等名: 応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東京大学山中寮内藤セミナーハウス(山梨県南都留郡山中湖村)
  • 年月日: 2015-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] 40Ca+イオンの等間隔配列を実現するプレーナトラップの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増谷賢吾、田中歌子、早坂 和弘、占部 伸二
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] レーザ冷却イオン列による超放射発振に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早坂 和弘
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 等間隔イオン配列を実現するプレーナトラップの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増谷賢吾、田中歌子、早坂 和弘、占部 伸二
  • 学会等名: 第32回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2015-05-25