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超伝導アトムチップによる中性原子の量子状態制御に向けての当面の課題は、原子の外部自由度を量子化レベルにまで強く且つ安定に捕捉する技術を確立することである。その実現に向けて、本年度の前半では、第2種超伝導体の薄膜に侵入する磁束の安定性について研究した。具体的には磁束の樹枝状崩壊現象について、平均的な磁場を計測する方法ではなく、表面近傍の磁束分布によって作られるポテンシャルを冷却原子によって計測する方法により詳細に解析し、超伝導アトムチップの安定動作領域を明らかにした。さらに本年度の後半では、量子化閉じ込めを実現する方法として、超伝導永久電流近傍の磁場が有効であることを確認する為に、トラップへの移行過程の最適化と閉じ込め強度の増大について研究した。具体的には四重極磁場と永久電流の作る磁場を断熱的に変化させることにより、超伝導永久電流型アトムチップ上のトラップに捕捉される原子数を10倍に増大させ、且つ温度を数十マイクロケルビンにまで低下させることに成功した。その結果、捕捉された原子の温度をあと一桁下げることで2次元的な外部自由度が量子化される領域に到達する極めて強いマイクロ磁場トラップ(数百kHz)に原子を捕捉することに成功した。また、反射像を用いたトラップ高さの精密計測に加え、サファイアのチップマウントを採用して残留磁場対策を施すことで飛行時間計測も精度良く実施することが可能となった。
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