| 研究課題/領域番号 |
16K05505
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
金本 理奈 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (00382028)
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| 研究分担者 |
斎藤 弘樹 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (60334497)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 機械振動子 / 光共振器 / 量子多体系 / 自励振動 / 協同効果 / 分散力 |
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| 研究実績の概要 |
2017年度は（１）昨年度に引き続き複数の自励振動子が相互作用するときの非線形量子ダイナミクスの解析を行い、更に（２）実験検証可能なナノ球と冷却原子から構成される複合量子系におけるミクロな相互作用の定量化に取り組んだ。
（１）複数の自励振動子間の相互作用に起因する特徴的な現象の一つである振動崩壊ダイナミクスに関する解析を行った。古典論では、van der Pol 振動子の固有振動数差（固有振動数分布）および相互作用定数が共にある閾値を超えたとき、全ての振動子の振動が崩壊し、基底状態となることが知られている。昨年度までにこの現象を量子論的で解析し、量子van der Pol 振動子に於いても類似した現象が生じることを示した。更に量子揺らぎがダイナミクスに与える影響に関する予備的な結果について精度を上げた計算を行うとともに、オーダーパラメータ等の未解明であった点を明らかにし、成果発表を行った。
（２）光トラップされた微小球の重心運動を、光の放射圧や他の媒体との相互作用を利用して協同冷却しようとする実験的試みが近年盛んに為されているが、微小球表面と冷却原子の主たる相互作用である分散力は測定が困難であるため理解が進んでいない。本研究では実験検証可能性を考慮して、ナノサイズのシリカ誘電体微粒子と、極低温に冷却されたルビジウムまたはセシウム原子との相互作用ポテンシャルを理論的に計算した。特に、誘電体微粒子の球形状を考慮してvan der Waals 係数およびCasimir-Polder 係数を定量化し、各部分波毎の散乱断面積への寄与を求めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
自励振動子の量子多体ダイナミクスに関する理解が深まると同時に、多体系のダイナミクスと古典ダイナミクスとを比較する手法が確立できたことから、当初目的はおおむね順調に達成されていると言える。また当初目的では含めていなかった、有限サイズ球表面と低エネルギー原子の相互作用の詳細が明らかになりつつあり、物質-光および物質-物質間の相互作用を利用した振動子の制御可能性が拡がった。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、非線形多体振動子系の量子ダイナミクスの協同現象の解析を行う。特に、初年度に回転子（２次元的な回転運動）の同期現象も振動子（１次元の振動運動）と同様に扱えることを見出した。今後更にこの研究を発展させるため、回転子を共振器光と相互作用させることによって運動を検出するセンサーへの応用可能性を探る。また、単一微粒子の協同冷却および複数微粒子の集団制御に向けて、微粒子と冷却原子との分散力の詳細を更に調べていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2017年度はほぼ当初予定通りに予算を執行したが、初年度である2016年度に計算機の購入を見合わせたことから、初年度の繰越予算が再び2018年度へと再繰越となった。差異は国内外の研究者との議論および成果発表のための国際会議の旅費として使用する。
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