| 研究課題/領域番号 |
21K20362
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
木原 亜美 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 研究員 (90911371)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| キーワード | イオントラップ / 光周波数標準 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は本研究の達成目標であるYbイオンによるInイオンの共同冷却の実現に向けて、YbイオンとInイオンを同一のイオントラップ中に捕獲することを目標として実験系の構築を行った。昨年度構築したYbイオンの捕獲・冷却に必要なレーザー光源、イオントラップ電極そしてイオントラップにRF電場を印加する際に必要なヘリカル共振器を用いてまずYbイオンの捕獲を試みた。
Ybイオンの捕獲のために、準備として「昨年度製作したヘリカル共振器の共振周波数の調整」「Ybイオン化光源の周波数とYbの同位体の同定」「Ybイオンに照射するレーザー光源の周波数ロック」「Ybイオンの蛍光観測のための蛍光収集レンズ系の構築」を行った。これらの準備が完了した後で実際にYbイオンの捕獲を試み、Ybイオンの捕獲・蛍光観測に成功した。捕獲したイオンのトラップ周波数を測定したところ軸方向は最大500kHz、動径方向は最大1.4MHzまで実現できることが確認され、当初想定していた数値を達成することができた。
次にInイオンの捕獲に向けてInイオン化レーザーをイオントラップ中に照射する光学系の構築等の準備を行い、Inイオンの捕獲に挑んだ。本研究で使用している蛍光観測用のカメラはInイオンの蛍光波長は感度範囲外であるため、カメラ上ではYbイオン結晶中にダークサイトとして観測され、実際にダークサイトを観測することができた。しかしダークサイトはInイオンの他にYbの同位体や残留ガスのイオンなどもあり得るため、イオン結晶のトラップ周波数からダークサイトとなるイオンの質量を推定する必要がある。そこでYbイオンのみのトラップ周波数と、ダークサイトが入ったイオン結晶のトラップ周波数を測定し、その比からダークサイトのイオンの質量を推定し、質量数115のInイオンの捕獲ができたことを確認した。
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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
今年度末までにYbイオンとInイオンの共同冷却を達成するという最終目標には届かなかったものの、YbイオンとInイオンを同一イオントラップ中に捕獲することができた。年度の途中で妊娠がわかり、体調が不安定な中での研究継続であったこと、また産前産後休業に入り研究を中断したことを考慮して、順調に進んでいると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究中断による復帰後から2023年度末に向けて、2022年度の目標としていた171Yb+イオンと115In+イオンのドップラー冷却による共同冷却を実現を目指す。現時点ではYbイオンでも質量数171よりもエネルギー構造がシンプルで扱いやすい質量数174のYbイオンの捕獲・蛍光観測に成功している。ここから171Yb+イオンの捕獲に向けて変更すべき点は、質量数171のYbイオンは超微細構造を持つため磁場の調整や超微細構造間の共鳴周波数に冷却光のレーザー周波数を合わせるための電気光学変調器の導入・調整が必要となるところである。これらを実現した上で171Yb+イオンの蛍光確認を試みる。171Yb+イオンの蛍光確認ができたら115In+イオンと同時にトラップし、115In+イオンのサイドバンド比から温度を見積もることを行う。サイドバンド比の計測のためにはInイオンの蛍光確認や時計遷移の観測も必要となることから、Inイオンの蛍光波長である波長230nmの光源と時計遷移波長である237nmの光源の準備、観測系の準備等を行い、Inイオンの温度計測の実現を最終目標とする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
産前休業による研究中断期間が生じたため次年度使用額が生じた。残額については研究再開後に使用する装置等の購入に使用する予定である。
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