ボーズ・アインシュタイン凝縮体における電気双極子相互作用ダイナミクスの観測と制御

• 研究課題/領域番号: 15K17730
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 武田 俊太郎 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (80737304)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 冷却原子 / レーザー冷却 / ボース・アインシュタイン凝縮体 / リュードベリ原子 / ポンプ・プローブ法

研究成果の概要

レーザー冷却で実現される量子縮退気体は、現実の物質が持つ物性の起源をシミュレートしたり、新規な量子多体現象を探るための有益な量子系である。本研究ではまず、量子縮退気体として、ルビジウム原子集団のボース・アインシュタイン凝縮体の生成に成功した。この原子集団をパルス光によりRydberg状態へと励起することで、原子が互いの電気双極子により強く相互作用し合う量子縮退気体を作り出すことに成功し、その相互作用の下での時間発展を観測することにも成功した。

研究成果

• [国際共同研究] ハイデルベルク大学(ドイツ)
• [国際共同研究] ストラスブール大学(フランス)
• [国際共同研究] インスブルック大学(オーストリア)
• [雑誌論文] Time domain Ramsey interferometry with interacting Rydberg atoms (2016)
  • 著者名/発表者名: Christian Sommer, Guido Pupillo, Nobuyuki Takei, Shuntaro Takeda, Akira Tanaka, Kenji Ohmori, and Claudiu Genes
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 94 号: 5 ページ: 053607-053607
  • DOI: 10.1103/physreva.94.053607
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 超高速量子シミュレーターの実現に向けた87Rb原子のunit fillingモット絶縁体の生成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 武田俊太郎, 田中陽, 溝口道栄, 武井宣幸, Christian Sommer, 子安邦明, 千葉寿, 大森賢治
  • 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 超高速量子シミュレーターの実現に向けた光格子中の87Rb原子の超流動―モット絶縁体相転移の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中陽，溝口道栄，武田俊太郎，武井宣幸，Christian Sommer，子安邦明，千葉寿，岸本哲夫, 大森賢治
  • 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 光格子中における87Rb原子集団の超流動‐モット絶縁体転移点を横切るクエンチダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 溝口道栄，武田俊太郎，田中陽，武井宣幸，Christian Sommer，子安邦明，千葉寿，大森賢治
  • 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Ultra-high vacuum system for probing many-body dynamics of Rydberg wave-packets in an optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Tanaka, Shuntaro Takeda, Nobuyuki Takei, Christian Sommer, Michiteru Mizoguchi, Kuniaki Koyasu, Claudiu Genes, Guido Pupillo, Matthias Weidemueller, Hisashi Chiba, and Kenji Ohmori
  • 学会等名: 1st International Symposium on Advanced Photonics
  • 発表場所: ホテル九重（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2016-04-13
  • 国際学会
• [学会発表] All-optical generation of a 87Rb Bose-Einstein condensate for probing many-body dynamics of Rydberg wave-packets in an optical lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Michiteru Mizoguchi, Shuntaro Takeda, Akira Tanaka, Nobuyuki Takei, Christian Sommer, Kuniaki Koyasu, Claudiu Genes, Guido Pupillo, Hisashi Chiba, Matthias Weidemueller, and Kenji Ohmori
  • 学会等名: 1st International Symposium on Advanced Photonics
  • 発表場所: ホテル九重（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2016-04-13
  • 国際学会
• [学会発表] 3ビーム交差型光双極子トラップを用いた全光学的手法による87Rb原子のBEC生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武田俊太郎, 田中陽, 武井宣幸, Christian Sommer, 溝口道栄, 子安邦明, 千葉寿, 大森賢治
  • 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
• [学会発表] Ultrafast many-body electron dynamics of Rydberg atoms in disordered and ordered systems (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takeda, A. Tanaka, N. Takei, C. Sommer, C. Genes, G. Pupillo, H. Goto, K. Koyasu, H. Chiba, M. Weidemueller, and K. Ohmori
  • 学会等名: Gordon Research Conferences: Atomic Physics
  • 発表場所: Newport (USA)
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会
• [備考] All-optical BEC in Okazaki, Japan
  • URL: https://ucan.physics.utoronto.ca/News/report.2015-06-08.8920876916/view
• [備考] 全光学的手法によるRb原子のボーズアインシュタイン凝縮の生成に成功
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/ohmori_g/bec.html
• [備考] 3次元光格子中での超流動‐Mott絶縁体量子相転移の観測に成功
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/ohmori_g/lattice.html
• [備考] Rb原子のunit-filling Mott絶縁体の生成に成功
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/ohmori_g/unitfilling.html