超伝導アトムチップによる中性原子の量子状態制御

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21310084
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 向井 哲哉 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 主任研究員 (70393775)
• 研究分担者: 清水 富士夫 電気通信大学, レーザー新世代研究センタ (00011156) ; HUFNAGEL Christoph 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 研修生 (70470341)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: マイクロ光デバイス / アトムチップ

研究概要

超伝導永久電流アトムチップを用いて、閉じ込め強度が数百kHzまで可能な磁場ポテンシャル中に、ルビジウム原子を捕捉して冷却することで、ボース・アインシュタイン凝縮を達成した。また、超伝導体にピン留めされた磁束を用いて、原子を捕捉する新しい磁場トラップを開発し、超伝導磁束の樹枝状崩壊に起因する不連続な変化を起こす温度と磁場との関係を実験的に明らかにすることで、超伝導アトムチップの安定動作条件を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Stable Neutral Atom Trap with a Thin Superconducting Disc (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujio Shimizu, Christoph Hufnagel, and Tetsuya Mukai
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: vol.103 ページ: 253002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of a superconductive atom chip with persistent current (2009)
  • 著者名/発表者名: Hufnagel Christoph, Tetsuya Mukai, and Fujio Shimizu
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: vol.79 ページ: 053641
  • 査読あり
• [学会発表] 超伝導磁束で捕捉する原子・原子で見る超伝導磁束 (2012)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉
  • 学会等名: 阪大G-COE第6回領域融合ワークショップ
  • 発表場所: 大阪大学, Seminal Talk
  • 年月日: 2012-04-12
• [学会発表] 超伝導アトムチップ近傍におけるトラップ寿命の測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丹治はるか,向井哲哉
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 積層マイクロディスク型超伝導アトムチップ (2012)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉,丹治はるか
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] コヒーレントに原子を輸送するための湾曲原子導波路 (2011)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉,今井弘光
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Superconducting Atom Chip towards Single-mode Atomic Waveguide (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: International Conference on Laser Spectroscopy 2011
  • 発表場所: Hameln Germany
  • 年月日: 2011-05-31
• [学会発表] Superconducting Atom Chip in NTT : from persistent current to flux investigation (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: QC-Seminal in Eberhard Karls Universitat Tuebingen
  • 発表場所: Tuebingen Germany, Invited Talk
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] Productive Role of Magnetic Fluxes on Superconducting Atom Chips (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology 2011
  • 発表場所: Atsugi Japan, Contributed Talk We-15
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] 超伝導アトムチップ (2010)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉
  • 学会等名: 量子エレクトロニクス研究会「冷却原子系で探求する新しい物理と極限的技術」
  • 発表場所: 上智大学軽井沢セミナーハウス, Invited Talk
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] Superconducting Atom Chip as a Resource for Quantum Information Processing (2010)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: Updating Quantum Cryptography and Communications 2010
  • 発表場所: Tokyo Japan, Poster P-24
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] 冷却原子による超伝導磁束の計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学, 23aRD-5
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Loss Mechanism of Superconducting Atom Chips (2010)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai, Christoph Hufnagel, and Fujio Shimizu
  • 学会等名: 22nd International Conference on Atomic Physics 2010
  • 発表場所: Cairns Australia, Poster Tu71
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] Superconducting Atom Chip (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujio Shimizu, Christoph Hufnagel, and Tetsuya Mukai
  • 学会等名: 10th European Conference on Atoms Molecules and Photons 2010
  • 発表場所: Salamanca Spain, Poster P564
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] 中性原子を用いた量子情報処理へのアプローチ (2010)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉
  • 学会等名: 第7回原子・分子・光科学(AMO)討論会
  • 発表場所: つくば国際会議場, Invited Talk
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] Stable Trap for Neutral Atoms with a Superconducting Disc (2010)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the American Physical Society Division of Atomic, Molecular and Optical Physics
  • 発表場所: Houston USA, Contributed talk W5.00010
  • 年月日: 2010-05-29
• [学会発表] Investigating Magnetic Flux with Superconducting Atom Chip (2010)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: JST CREST 2010 International Symposium on Physics of Quantum Technology
  • 発表場所: Tokyo Japan, Presentation ID : 7W-19
  • 年月日: 2010-04-07
• [学会発表] 超伝導ディスクを用いた中性原子のトラップ (2010)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉,フフナーゲルクリストフ,清水富士夫
  • 学会等名: 日本物理学第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学, 23aTD-7
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 超伝導アトムチップの捕捉安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 向井哲哉,フフナーゲルクリストフ,清水富士夫
  • 学会等名: 日本物理学2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学, 27aZF-1
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] Trapping Stability of Superconducting Atom Chip (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai
  • 学会等名: International Conference on Quantum Foundation and Technology : Frontier and Future
  • 発表場所: Shanghai China, Contributed Talk 16 : 20
  • 年月日: 2009-07-17
• [学会発表] Superconductive Atom Chip towards Quantum Operations (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai, Christoph Hufnagle, Kouichi Semba, and Fujio Shimizu
  • 学会等名: The 12nd International Superconductive Electronics Conference
  • 発表場所: Fukuoka Japan, Contributed Talk SP-O2
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Superconductive Atom Chip : Property and Prospect (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Mukai, Christoph Hufnagle, and Fujio Shimizu
  • 学会等名: 19th International Conference on Laser Spectroscopy
  • 発表場所: Hokkaido Japan, Poster II-10
  • 年月日: 2009-06-09
• [備考] (1)向井哲哉,サイエンスアカデミー1 :「量子の不思議を体験してみよう」, 2011/10/11,青森県立三本木高等学校・附属中学校(SSH Super Science High School)アウトリーチ活動
• [備考] (2)向井哲哉,「アトムチップ」,総合デザイン工学特別講義A, 2009/5/15,慶應義塾大学理工学部アウトリーチ活動
• [備考] ホームページ情報
  • URL: http://www.brl.ntt.co.jp/people/tetsuya/exp/index-j.html
• [産業財産権] 原子捕捉装置および原子捕捉方 (2011)
  • 発明者名: 向井哲哉、丹治はるか
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-270105
  • 出願年月日: 2011-12-09
• [産業財産権] 原子捕捉装置および原子捕捉方法 (2010)
  • 発明者名: 向井哲哉
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-027350
  • 出願年月日: 2010-02-10