| 研究課題/領域番号 |
13J03745
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
MIRANDA MARTIN SANTIAGO 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC1)
|
|---|
| キーワード | Ytterbium / 凝縮体ガス / 2次元光格子 / 固浸レンズ / 高分解能顕微鏡 / アコーディオン手法 / 量子情報処理 / 原子冷却 |
|---|
| 研究概要 |
私は、Yb原子を2次元光格子中にトラップし、大規模なエンタングルメント状態を生成することを目指している。この目的を達成するためには、Yb原子集団のボース・アインシュタイン凝縮を作った後、MottInsulator相転移を起こし、光格子の個々のサイトに原子を1個ずつ正しく並べる必要性がある。サイト内の原子にアクセスするため、分解能と集光効率を上昇させる固浸レンズ(SILと高分解能対物レンズ(NA=0.55)からなる顕微鏡システムを新たに真空系に組み込んだ。まず、冷却されたYb原子をSILの直下まで輸送し、アコーディオン手法を使うことで凝縮体ガスを200nm程度の円盤状に圧縮した。
アコーディオン用のレーザー光を折り返すことで、1次元光定在波を作ることができる。同様のアコーディオン光を直交する2方向から導入すれば2次元光格子を生成することもできる。emCCDカメラの性能と顕微鏡系の集光効率を考えると、原子を蛍光観察するためには、一原子あたり1万フォトンが必要となる。しかし、原子に光を当てて励起するだけだと、大きな輻射圧を受けて原子がサイトから100フォトンも発光せずに離脱してしまう。そのため、原子を冷却しながら励起することが本質的に重要となる。この目的を達成するために私は、3準位系を利用した新たな冷却方法を考えた。アコーディオン光として(6s6p) 1P1-〉(6s7s) 1SOから離調500GHz離れたレーザーを用いることで、(6s6p) 1P1状態に深いポテンシャルを作ることができる。(6s2) 1SO-〉(6s6p) 1PIに共鳴した光を当てると、原子が基底状態(6s2) 1SOと(6s6p) 1P1の間でRabi振動し、平均的に深いポテンシャルを感じることになる。
高分解能顕微鏡を使うことで、530nmの周期を持つ原子の空間的分布を直接観察することに成功した。また、2次元光格子にトラップされた原子についても、上記と同じ周期の2次元的な模様を確認することができた。これはいずれも世界初の成果である。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
固浸レンズの直下にトラップされたイッテルビウム凝縮体ガスを2次元光格子にトラップした後、個々の原子の蛍光を世界で初めてとらえることに成功した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今までの研究においてボソンである174イッテルビウムで実験を行なっていたが、イッテルビウムである171Ybについても2次元光格子量子気体顕微鏡を実現することが今後の目的となる。171Ybはs波散乱長が非常に小さく、直接冷却することはできないため、174Ybと一緒にトラップし協同冷却を行う必要性はある。
しかし、この方法を用いると174Ybも1トラップ中に残ってしまう。どのようにして171Ybを残しつつ174Ybだけを取り除くことができるかは大きな課題となる。この問題を解決するためには、私は、1SO->3P2の超狭線幅遷移を用いて、174Ybだけを選択的に励起しトラップから取り除くことを計画している。
|
