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本研究はリュードベリ原子を用いた量子シミュレーターを基にアナログ量子計算を行うためのプログラマブルな量子シミュレーターを開発することが目的である。令和4年度においては、従来のリュードベリ原子を用いた量子シミュレーターで問題となっていた短いコヒーレント相互作用時間を改善するため、Rb原子の6P状態を中間準位とした二光子吸収遷移でリュードベリ状態に励起するための励起用レーザー光源の開発を行った。この光源は波長420nmおよび1013nmの2台の外部共振器型半導体レーザーからなり、共振器長をRb原子の吸収線を用いて安定化した高フィネス光共振器にそれぞれ周波数安定化することに狭線幅および高い周波数安定度を実現することができた。また波長1013nmの半導体レーザーは半導体光増幅器を用いてその光出力を200mW以上に増幅して、リュードベリ状態に励起するのに必要な光パワーを実現した。開発した波長420nmおよび1013nmの励起用レーザーをRbガスセルに照射してセル中のRb原子が主量子数50以上のリュードベリ状態に励起されることを電磁誘起透明化信号を観測することにより確認した。これらの研究成果より、今後この励起用レーザーを量子シミュレーターに用いる事により、従来より長いコヒーレント相互作用時間が得られ、量子シミュレーションの精度および忠実度が大きく改善されることが期待される。
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