輻射場と物質粒子の相互量子制御の基礎

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06245101
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 清水 富士夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00011156)
• 研究分担者: 北野 正雄 京都大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70115830) ; 井上 久遠 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30021934) ; 北川 勝浩 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (20252629) ; 大津 元一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70114858) ; 張 紀久夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (60013489)
• キーワード: 非極所理論 / 量子計算 / 量子Zeno効果 / レーザー冷却 / 原子光学用2次元集束レンズ / 光周波数コム発生器 / フォトニック結晶 / SNOM

研究概要

理論では、張が非極所理論を一般の無限結晶にあてはめることにより、ポラリトン理論、X線動的回折理論、フォトニックバンド理論を統一して、しかも従来の個々の枠組みをさらに一般化する形式を作った。そのほか、共振器ポラリトンの非線型応答の増強条件およびその偏光依存性、whispering galleryモードと原子の相互作用、SNOM信号強度の操作モード依存性、内部電場の空間構造を反映した非線型応答の増強効果についての理論計算を行なった。北川は共鳴輻射場と二準位系の相互量子制御系として、有機分子の核磁気共鳴を使った量子計算について研究を行ない、パリティゲートを用いて純粋状態に対応する量子計算結果は抽出する方法を考案し、それを実現するパルス系列を設計した。北野は、量子Zeno効果と断熱変化の関係について詳しく調べ、この二つの現象は非常に類似しており、あるパラメータの実部と虚部に対応づけることで統一的に記述できることを明らかにした。
実験では、清水(富)はレーザー冷却された原子線源の輝度向上に取り組み、これまでよりもほぼ1桁強力な原子線を得ることに成功した。清水(和)は静電場を用いた原子線の新しい2次元集束レンズの研究を行なった。大津はファイバーの自己位相変調効果を利用し、光周波数コム発生器の変調側波帯のスパンを50Thzまで拡大し、他の半導体レーザーとのビ-ト周波数として10Thzを観測した。井上は2次元フォトニック結晶を用いた新しいタイプのレーザー作用を見出し、その特性、ならびにレーザー機構を解明した。また、シリコンを材料に用いたサブミリ波領域の3次元フォトニック結晶の開発を行なった。

研究成果

• [文献書誌] Fujio Shimizu: "Holographic manipulation of an atomic beam" Mterials Science and Engineering. B48. 7-12 (1997)
• [文献書誌] H.Kunugita: "Ionizing Collisional Rate of Metastable Rare-Gas Atoms in an Optical Lattice" Physical Review Letters. 79・4. 621-624 (1997)
• [文献書誌] Y.Ohfuti: "New method of photonic band calculation and its application" J.Luminesc.72-74. 867-868 (1997)
• [文献書誌] H.Ishihara: "Enhancement of Nonlinear Optical Response due to Cavity-Induced Double Resonance in a Semiconductor Ultrathin Film" Appl.Phys.Letters. 71. 3036-3038 (1997)
• [文献書誌] A.V.Zvyagin: "Solution to the bistability problem in shear force distance regulation encountered in scanning force and near-field optical microscope" Appl.Phys.Lett.71・17. 2541-2543 (1997)
• [文献書誌] H.Ito: "Evanescent-light induced atom-guidance using a hollow optical fiber with light coupled sideways" Opt.Commun.141. 43-47 (1997)
• [文献書誌] Masahiro Kitagawa: "Fiber loop interferometer for quantum cryptography" QELS'97 Technical Digest. 12. 18-19 (1997)
• [文献書誌] Masahiro Kitagawa: "Beamsplitter for N photons as a single quantum object" CLEO/Pacific Rim'97 Technical Digest. 80-80 (1997)
• [文献書誌] M.Wada: "Far-infrared transmittance and band structure correspondence in two-dimensional photonic lattice" Phys.Rev.B. 55・16. 10443-10451 (1997)
• [文献書誌] M.Wada: "A simple cubic photonic lattice in silicon" Appl.Phys.Lett.70・22. 2996-2998 (1997)
• [文献書誌] M.Kitano: "Quantum Zeno effect and adiabatic change" Phys.Rev.A. 56・2. 1138-1141 (1997)
• [文献書誌] M.Kitano: "Quantum Zeno effect and intracavity polarization filters" Opt.Commun.141・1,2. 39-42 (1997)