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2015 年度 実績報告書

スピンに対する射影測定が可能な光格子顕微系

研究課題

研究課題/領域番号 26800212
研究機関東京工業大学

研究代表者

井上 遼太郎  東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20708507)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード量子エレクトロニクス / 光格子 / 極低温原子
研究実績の概要

前年度までに、光格子中の個々の格子点に存在する極低温原子系に対して単一サイト(540nm)を超える空間分解能で蛍光撮像可能なシステムを開発することに成功した。これは、新たなアイデア・手法に基づいて構築された新規な系であり、十分な信号レベルを確保するのに必要な撮像時間が40us程度(既存手法では1s程度)と非常に短時間である点で優位性がある。しかし、そのために、実用にあたって必須であるところの、蛍光撮像中に原子が隣接格子点に移動してしまう確率を評価することが困難であるという問題が残された。本研究で目的としていたスピン操作およびスピン依存の蛍光撮像技術を利用することでこの評価を行うべく、最終年度の研究を行った。
当初計画では核スピン自由度を持つ特定の安定同位体を用いてスピン依存の測定等を実施する計画であったが、上述の事情のために、核スピンを持たない同位体についてもスピン依存測定を実現する必要が生じた。そこで、長寿命の準安定状態と基底状態とで二準位系を構成し、スピン系として利用することを新たに計画した。そのために必要な超狭線幅光源を立ち上げ、光トラップ中の174Yb原子系に対して分光測定を行った。光格子中でのスピン操作を実現するためには、光格子を構成している1080nm光との相互作用にともなうエネルギーシフトを精査し、光格子のいたるところで同じ遷移周波数となるよう制御する必要がある。最終年度の成果として、このシフトの光強度、偏光、外部磁場依存性を明らかにし、上述の制御が実現できることを明らかにした。
研究期間全体を通じて、新規手法による光格子中のYb原子に対する顕微観測技術を確立するとともに現状の問題を明らかにし、その問題解決方策を実施するための準備が完了した。結論として、スピン自由度が利用可能な光格子顕微系の実現に向けて大きく前進した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Site-resolved imaging of ytterbium atoms in a two-dimensional optical lattice2015

    • 著者名/発表者名
      M. Miranda, R. Inoue, Y. Okuyama, A. Nakamoto, M. Kozuma
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 91 ページ: 063414

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.91.063414

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Injection locking of a high power ultraviolet laser diode for laser cooling of ytterbium atoms2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hosoya, M. Miranda, R. Inoue, M. Kozuma
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 86 ページ: 073110

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4927132

    • 査読あり
  • [学会発表] ユウロピウム原子のレーザー冷却に向けた準安定状態原子ビームの生成2016

    • 著者名/発表者名
      西田慶次, 宮澤裕貴, 小方拓也, 井上遼太郎, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [学会発表] 準安定状態ユウロピウム原子のゼーマン減速2016

    • 著者名/発表者名
      宮澤裕貴, 西田慶次, 小方拓也, 井上遼太郎, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [学会発表] Yb量子気体顕微鏡を用いた超流動-Mott絶縁体相転移の観測2016

    • 著者名/発表者名
      反保尚基, 正村泉, ミランダ・マルティン, 荻野嵩大, 井上遼太郎, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [学会発表] Yb量子気体顕微鏡における3P2準安定状態の利用に向けたラビ振動の評価2016

    • 著者名/発表者名
      正村泉, 反保尚基, ミランダ・マルティン, 荻野嵩大, 井上遼太郎, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [学会発表] Eu原子のa8S7/2→y8P9/2冷却遷移における分枝比の測定2015

    • 著者名/発表者名
      宮澤裕貴, 西田慶次, 細谷俊之, 井上遼太郎, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-18 – 2015-09-18
  • [備考] 上妻研究室/研究内容

    • URL

      http://www.kozuma.phys.titech.ac.jp/research_category/

  • [備考] 上妻研究室/研究業績

    • URL

      http://www.kozuma.phys.titech.ac.jp/publications.html

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公開日: 2017-01-06  

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