2020 Fiscal Year Annual Research Report
Addressing Quantum Many-Body Dynamics by Ultrafast Coherent Control with Attosecond Precision
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16H06289
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
大森 賢治 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (10241580)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 晴義 浜松ホトニクス株式会社, 中央研究所, 研究主幹 (80393940)
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| Project Period (FY) |
2016-04-26 – 2021-03-31
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| Keywords | 超高速コヒーレント制御 / アト秒 / 量子多体問題 / 量子シミュレーター / 極低温リュードベリ原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 光格子中のルビジウム（Rb）・リュードベリ原子集団に量子格子模型をマッピングし、平均場近似では全く説明できない超高速・多体電子ダイナミクスをアト秒精度で観測・制御することに成功した。これによって、超高速量子シミュレータ標準ハードウェアの動作検証がほぼ完了した。
(2) 標準ハードウェアの隣接サイトでリュードベリ電子軌道が重なり合う、革新的な量子シミュレーション・プラットフォーム「金属状の量子気体」を実現しPhysical Review Letters誌に出版した。本成果は日米欧等、世界中の50以上の新聞・ニュースメディアで大々的に報道された。
(3) Rb原子集団の任意配列トラップ、局所励起、時空間観測を行うための装置が大きく発展した。リュードベリ励起の新手法として2段階共鳴励起法を確立し、これまで10%以下であった励起効率を約50%まで向上させた。また、時間領域ラムゼイ干渉法の測定範囲を、従来の最大0.6ナノ秒から最大3ナノ秒まで拡張した。これらの改善により、これまで測定が困難な領域であった原子間距離1.2～3ミクロンにおける、リュードベリ相互作用の距離・角度・主量子数依存性の定量的測定が可能になった。
(4) 高精細・高精度な光パターンを安定的に生成可能な新規ホログラム設計手法を確立した。本手法を原子配列用光パターン、および計画2年目に確立したホログラフィック疑似乱数パターンの設計に適用し、サブミクロン間隔の原子配列パターン生成を実現するとともに、疑似乱数パターンの制御性を改善した。さらに、これらの規則・不規則パターンを用いた原子捕捉に成功し、冷却原子操作全般に有効な光学技術の確立に至った。特にプログラマブルな不規則パターンで原子をトラップすることによって、乱雑系の超高速量子シミュレーションに対応した動作モードへの拡張に成功した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Ultrafast creation of overlapping Rydberg electrons in an atomic BEC and Mott-insulator lattice2020
Author(s)
Michiteru Mizoguchi, Yichi Zhang, Masaya Kunimi, Akira Tanaka, Shuntaro Takeda, Nobuyuki Takei, Vineet Bharti, Kuniaki Koyasu, Tetsuo Kishimoto, Dieter Jaksch, Alexander Glaetzle, Martin Kiffner, Guido Masella, Guido Pupillo, Matthias Weidemueller, Kenji Ohmori
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 124
Pages: 253201
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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