2電子原子のリドベルグ状態による量子計算の実現

利用二电子原子里德堡态实现量子计算

• 批准号: 21J11878
• 负责人: 奥野 大地
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2022)Kyoto University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11878/
• 关键词: 冷却原子; 量子計算; リドベルグ状態; 量子ネットワーク; 原子分子; 量子エレクトロニクス; 光ピンセットアレイ

本年度の研究では昨年度までに実現したイッテルビウム原子のボース同位体174Ybの光ピンセットアレイ中でのトラップと波長556 nmの1S0-3P1間狭線幅遷移によるイメージングに加え、フェルミ同位体171Ybのトラップとイメージングに成功した。狭線幅遷移によるイメージングでは基底状態と励起状態でのトラップ深さの差がイメージングパフォーマンスに大きく影響する。171Ybではこれが特に問題になるため、本研究では双極子遷移である波長399 nm の1S0-3P1遷移をイメージングに用いた。171Ybは1/2の核スピンを持ち、それにより外部磁場ゆらぎに対して鈍感な量子ビットを実現することができる。本年度はこれまでに得られた成果を国内の学会で発表した他、論文として国際学術誌に掲載された。また、原子を用いた量子計算の大規模化に向けて、単一真空チャンバー中の光ピンセットアレイだけでなく、複数の真空チャンバー中に構築された光ピンセットアレイを相互に接続することによるネットワーク構造の実現を目指し、光ファイバーのCO2レーザー加工によるファブリペロー型共振器作成の研究を行った。本研究ではすでに先駆的な研究がなされているイオントラップの系を想定し、光による遠隔量子エンタングルメント生成を行うためのファイバー共振器を作成した。具体的には直径125ミクロンのファイバーに対し、曲率半径500ミクロンの凹面加工を施した。これは深さ1 μm程度の非常に浅い加工に対応するため、様々な条件のゆらぎによって加工後の形状が非対称なものとなる。そのため従来の研究では所望の対称的な形状が確率的にしか得られなかったが、本研究ではゆらぎの原因を可能な限り排除した上で、形状測定とレーザー加工を繰り返しフィードフォワードな方法によって安定的に対称なファイバー共振器を作成する技術を確立した。

This year's research has been successful in finding out the optical transition between 1S0 - 3P1 at 556 nm and the optical transition between 174Yb and 171Yb. Narrow-amplitude migration affects both substrate and excitation states. 171Yb is a special problem. In this study, the dipole migration wavelength is 399 nm and the migration wavelength is 399 nm. 171Yb is 1/2 of the core, and the external magnetic field is passive. This year's achievements were published in international academic journals. The large-scale quantum computing of atomic and atomic applications is directed to the development of optical and vacuum resonators in the construction of optical and vacuum structures that are interconnected with each other. This study is the first to study the development of optical resonator systems and the development of optical resonator systems. Specifically, the diameter of 125 ° C and the radius of curvature of 500 ° C and concave machining are applied. This is a very shallow processing depth of 1 μm, and the processing conditions are very different. In this study, the possible causes of the problem were excluded, and the shape measurement and processing techniques were established.

项目成果

High-resolution Spectroscopy and Single-photon Rydberg Excitation of Reconfigurable Ytterbium Atom Tweezer Arrays Utilizing a Metastable State

利用亚稳态的可重构镱原子镊子阵列的高分辨率光谱和单光子里德伯激发

• DOI: 10.7566/jpsj.91.084301
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Okuno Daichi;Nakamura Yuma;Kusano Toshi;Takasu Yosuke;Takei Nobuyuki;Konishi Hideki;Takahashi Yoshiro
• 通讯作者: Takahashi Yoshiro

空間光変調器を用いた単一Yb原子の光ピンセットアレイトラップ

使用空间光调制器捕获单个 Yb 原子的光镊阵列

• 发表时间: 2023
• 作者: 草野透志;中村勇真;C. Grandt;尾崎凌明;奥野大地;高須洋介;小西秀樹;高橋義朗
• 通讯作者: 高橋義朗

イッテルビウム原子の準安定状態からのリドベルグ共鳴スペクトルの観測

从镱原子亚稳态观察利德伯共振谱

• 发表时间: 2021
• 作者: 奥野大地