2017 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of mesoscopic laser-cooled ion strings with controlled spacing
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15H03705
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 歌子 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (20359087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早坂 和弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所量子ICT先端開発センター, 研究マネージャー (10359086)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / イオントラップ / レーザー冷却 / 量子多体系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、昨年度より理想に近い等間隔配列用ポテンシャルとして、4次だけでなく高次の項も含むポテンシャルを求め、改良型電極で実験を行った。さらに等間隔性向上のためのフィードバックシステムを構築した。まず所望のポテンシャル生成のために12対の制御用電極に印加する電圧を求めイオンを捕獲する。実際には浮遊電場の影響があるのでそれを含めたポテンシャルを測定し補正しなければならない。これについては、配列したイオンの位置情報からイオン間のクーロン相互作用を計算すれば実際のポテンシャルが求まることがわかった。そこで、（１）イオンの画像取得（２）位置情報からポテンシャル導出（３）所望のポテンシャルとの差を算出（４）制御電圧へフィードバック、を繰り返して等間隔性を向上させるシステムを構築した。これを用いて17個のイオンを15マイクロメートルの間隔で配置したところ、通常の調和ポテンシャルの場合と比べて等間隔性の向上が確認できた。
また、このような手法で得られる等間隔イオン列での個々のイオンに生じる周波数シフト(電気四重極シフト)を理論的に解析したところ、通常の調和型ポテンシャルでのイオン列で生じる周波数シフトの不均一性が、等間隔配列では完全に消失することが明らかとなった。これは等間隔イオン列が、イオン多体系のサイズを拡張する際に不可避であったデコヒーレンスの要因の一つを抑圧する手法となることを示唆する。
本研究課題で得られた知見は、多数個のイオンに同一の操作を行う場合に不可欠で幅広い応用に有用である。具体的には、量子シミュレーションやエンタングルメント生成において、イオン数の上限を改善でき大規模化につながる。さらに複数個イオンの光時計において、各イオンの時計遷移周波数のシフト量が揃って確度向上が期待できる。このように本研究課題はイオントラップに新たな価値を付加する重要な結果といえる。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(14 results)
