2017 Fiscal Year Annual Research Report
Engineering of superradiance of laser-cooled trapped ions
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15K05239
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
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 | イオントラップ / 共振器量子電磁力学 / 超放射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当課題はイオントラップに配置したレーザー冷却Ca+イオンの超放射を自然放出寿命の変化として観測し、超放射ダイナミクスを制御する手法を確立することを目的とする。H29年度には以下の成果を得た。
(1)おおよそ1000個以上のイオンを共振器モードに結合させた際には、当初予定していた自然放出寿命の変化による超放射の観測よりも、イオン集団から発生する光子統計を観測する方が実験的に有利であることを見出した。このため、後者の可能性を検討したところ、このような物理系は平面型トラップによって実現可能であることが理論的に明らかとなった。
(2)上記物理系を実現するために必要な等間隔に配置したイオン列は従来型イオントラップでは生成できない。そのため、新しい電極配置の平面型トラップを設計、製作し、イオンを等間隔に配列する実験を実施した。その結果、イオン列のイメージからトラップ電場を評価して駆動電圧にフィードバックを加えることにより、20個程度までのイオンを等間隔に配置するための手法を開発することに成功した。この等間隔イオン列の個数の拡張や配列化によって1000個以上のイオンを共振器モードに結合する見通しを得た。
(3)上記実験で得られたイオン列の特徴として、個々のイオンの電気四重極シフト不均一性を厳密に消去できることを理論的に明らかにした。これは、従来型のイオントラップでは電気四重極シフトの不均一性により原理的に不可能であった多数イオン光時計や狭線幅の超放射発振が平面型トラップを用いると可能であることを示す成果である。
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