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2021 年度 実績報告書

弱値などを利用した、量子基礎現象における量子系の挙動の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H03466
研究機関北海道大学

研究代表者

長谷川 祐司  北海道大学, 工学研究院, 教授 (60282498)

研究分担者 筒井 泉  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別准教授 (10262106)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード弱値 / 中性子干渉計 / 磁気光学トラップ
研究実績の概要

本研究課題の最終年度、4年度目であった。本年度は、事後選択する状態を素早く切り替える遅延選択を付加した量子チェシャ猫の挙動を観測する実験の結果の出版を試みた。いくつかの科学雑誌へ投稿したが、いずれも主観的な見地からの不合理な理由により掲載を却下された。最終的な細部に渡る改定を行った後に、現在 Scientific Reports 誌に投稿し、レフリー、エディターからの裁定を待っている。
フランス・グルノーブルのラウエ・ランジュバン研究所(ILL)の研究用原子炉は2022年に大幅なアップグレードのための工事が行われている。そのため、今年度が工事前の最後の実験の機会となり、2つの実験を行った。まず第一に、3光路干渉計を用いて量子チェシャ猫の3つの自由度の分離実験を行った。この実験のために新たなスピン回転装置を設計・制作した。そして第二に、2つのスピン回転機に異なる周波数を適用して、マッハ・ツェンダータイプの干渉計における2光路の同時弱測定の実験を行った。この実験はすでに2回ほど実験を試みたが、いずれも、スピン回転機における温度コントロールが十分に機能せず、最終結果に到達しなかったので、今回は温度調整に細心の注意を払って実験を行った。ラフな解析の結果では、両実験ともおおむね良好な実験結果が得られたとの感触が得られており、第一の実験の出版に向け現行の執筆に取り掛かっている。
北海道大学においては、昨年に引き続き、原子波干渉実験を行うための環境整備を進めた。昨年は、レーザー冷却用の光源の波長の安定化システムの構築を行ったのに引き続き、Rb原子のリコイルに用いる光源の波長の安定化システム化を試みたが実験に手こずり、いまだに磁気光学トラップ(MOT)の実現に達していない。ここでは、当初の予定よりも大いに実験の遅れが見られる。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] TU-Wien(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      TU-Wien
  • [雑誌論文] Experimental test of entropic noise-disturbance uncertainty relations for three-outcome qubit measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Sponar Stephan、Danner Armin、Pecile Vito、Einsidler Nico、Demirel B?lent、Hasegawa Yuji
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: 1

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.023175

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutron optical test of completeness of quantum root-mean-square errors2021

    • 著者名/発表者名
      Sponar Stephan、Danner Armin、Ozawa Masanao、Hasegawa Yuji
    • 雑誌名

      npj Quantum Information

      巻: 7 ページ: 1

    • DOI

      10.1038/s41534-021-00437-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tests of fundamental quantum mechanics and dark interactions with low-energy neutrons2021

    • 著者名/発表者名
      Sponar Stephan、Sedmik Ren? I. P.、Pitschmann Mario、Abele Hartmut、Hasegawa Yuji
    • 雑誌名

      Nature Reviews Physics

      巻: 3 ページ: 309~327

    • DOI

      10.1038/s42254-021-00298-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Three Path Quantum Cheshire Cat Observed in Neutron Interferometry2021

    • 著者名/発表者名
      Danner Armin、Sponar Stephan、Hasegawa Yuji
    • 学会等名
      Joint annual meeting of Swiss and Austrian Physical Societyies
    • 国際学会
  • [備考] Publications

    • URL

      http://www.neutroninterferometry.com/home/publications

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公開日: 2022-12-28  

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