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本研究では、イオントラップにおいて共同冷却された原子イオンを量子計算機へ応用するための基礎的実験を行うことを目的としている。本年度の主な目標は、イオントラップ装置の組立およびレーザー冷却用光源の製作である。
平成16年度中に設計、作成したイオントラップ電極を、原子源や電子源とそれらへ電流や電圧を供給する導線とともに真空チェンバー内に設置し、超高真空状態にした。現在のところ5×10^<-8>Pa程度の真空度となっている。この真空度はイオンをトラップし、レーザー冷却するには十分良い真空度である。しかしながら、量子計算機への応用にはもう1桁ほど良い真空度を得る必要がある。より良い真空度を得るには、時間をかけて排気する必要があるので、本研究期間で達成することは不可能と思われる。
もう1つの目的であるレーザー冷却用レーザーの製作については以下のような実績が得られた。前年度から引き続きマグネシウムイオン冷却用レーザーの開発を行っている。これにはまだ時間と費用を要すると思われるので、本年度はより安価で簡単に製作できるバリウムイオン冷却用のレーザーを同時に製作した。バリウムイオン用には493.5nmと650nmのレーザーを必要とする。493.5nmで発振するレーザーは、987nmの半導体レーザーの第2次高調波発生により得る。987nmの半導体レーザーは外部共振器型とし、現在20mW程度の出力が得られている。この第2次高調波を、周期分極形ニオブ酸リチウム(PPLN)を使用して得る予定である。一方、650nmのレーザーは、外部共振器型半導体レーザーにより直接得られるので、これを作成した。出力は約5mWである。
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