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2009 年度 実績報告書

開放型イオントラップ系による量子情報処理

計画研究

研究領域量子サイバネティクス - 量子制御の融合的研究と量子計算への展開
研究課題/領域番号 21102006
研究機関大阪大学

研究代表者

占部 伸二  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (20304040)

キーワードイオントラップ / 量子情報処理 / レーザー冷却
研究概要

本研究では平面型のプレーナートラップの開発および高速断熱通過法を用いた量子状態制御の研究を進めている。プレーナートラップについては、小型でかつ深いトラップポテンシャルを形成するプレーナートラップを開発した。新しいトラップは集積化に向けてより適した形状になるよう、小型化、電極間に設けていたスリットの排除、電極表面や端面の精度を上げるため作製方法の変更を行った。さらにプレーナートラップの難点である従来型より浅いポテンシャルについても、シミュレーションで電極配置の最適化を行った結果、従来の設計に比べ6倍ほど深いポテンシャルを形成できることがわかった。このトラップを作製・実装してカルシウムイオンを捕獲することに成功し、イオンの永年周波数の測定、DC電圧印加によるイオンの移動量の測定、水平方向の2軸についてのRF-光子相関を用いたマイクロモーション補正を行った。
高速断熱通過法を用いると、ラビパルスを用いた方法に比べて、レーザーのパルス幅や強度など実験パラメーターの変動に強いロバストな量子状態制御が可能になる。今年度は2個のCaイオンを用いてDicke状態の生成実験を行った。まず、2個のイオンの重心運動振動モードを振動基底状態まで冷却し、その後、個別にレーザーをアドレスした1個のイオンのブルーサイドバンドを励起することにより一個のフォノンを振動状態に生成する。この二つのイオンに等振幅のレッドサイドバンドの高速断熱通過レーザーパルスを照射することでDicke状態を生成することができる。生成された量子状態はラムゼイ干渉法によりパリティ信号を求めることで解析される。実験によると、通常の周期の2倍の周期のラムゼイ干渉信号が観測され、2個のイオンのDicke状態が生成されていることが確認された。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Design and characterization of a planar trap2009

    • 著者名/発表者名
      U.Tanaka, R.Naka, F.Iwata, T.Ujimaru, K.Brown, I.L.Chuang, S.Urabe
    • 雑誌名

      J.Phys.B : At Mol.Opt.Phys. 42

      ページ: 154006-1, 154006-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement and compensation of optical Stark shift for manipurating the terahertz-qubit in ^<40>Ca^+2009

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Haze, Rekisyu Yamazaki, Kenji Toyoda, Shinji Urabe
    • 雑誌名

      Physical Review A 80

      ページ: 053408-1, 053408-6

    • 査読あり
  • [学会発表] 小型プレーナーイオントラップの開発2010

    • 著者名/発表者名
      秋元雄大、増田和弘、河野星子、田中歌子、占部伸二
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-21
  • [学会発表] 高速断熱通過を用いたDicke状態の生成2010

    • 著者名/発表者名
      木村友哉、野村真司、豊田健二、占部伸二
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-21
  • [学会発表] 高速断熱通過を用いた冷却イオンの運動サイドバンドの励起2009

    • 著者名/発表者名
      野村真司、瀬ノ口雄大、木村友哉、土師慎祐、豊田健二、占部伸二
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] Ca+のテラヘルツキュービットを用いた量子ゲート実験I2009

    • 著者名/発表者名
      瀬ノロ雄大、土師慎祐、木村友哉、野村真司、豊田健二、占部伸二
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] Ca+のテラヘルツキュービット状態操作における光シフトの測定と補正2009

    • 著者名/発表者名
      土師慎祐、山崎歴舟、豊田健二、占部伸二
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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