Quantum many-body effects in optomechanics with ultracold atomic gases

超冷原子气体光力学中的量子多体效应

• 批准号: 21K03421
• 负责人: 金本 理奈
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03421/
• 关键词: オプトメカニクス; 多体量子論; 冷却原子気体; ナノ粒子; 非線形ダイナミクス

冷却原子気体や誘電体微粒子を用いたオプトメカニクスは、熱源との接触無しに光で振動子を捕捉・浮遊が可能であり優れたコヒーレンス特性を有するため超精密測定等の量子技術応用への期待が高まっている。しかし既存研究は主にオプトメカニカル結合のみに由来するダイナミクスの解明に注力しており、他種の相互作用の評価は不十分であった。 本研究では多体系の運動状態の制御技術とオプトメカニカルセンシング感度の向上を目的として、光共振器中にトラップされた原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)や微粒子を用いたオプトメカニクスにおける多体相互作用や異種物質間の相互作用が物質の重心運動のダイナミクスに及ぼす影響を解明する。2022年度は次の研究を実施した。１）円環上の原子気体超流動流と、ポンプ光・プローブ光との結合を利用することで、量子コヒーレンス効果の一つであるオプトメカニカル誘導透明化の観測や、光の群速度の制御が高精度で可能となることを理論的に提唱した。特にプローブ光の透過スペクトルのピーク位置や形状が超流動速度を反映すること、更に超流動流の角運動量の値によって光の群速度を速める・遅らせるという制御ができることを見出した。この成果は超流動流のプローブ法や光の群速度の制御に新しい手法を加えるものである。２）昨年度に引き続き、誘電体微粒子と中性原子の相互作用を解析した。2022年度は特に共振器内にトラップした誘電体ナノ粒子と単一原子の複合量子系に対して、共振器電磁場を断熱消去できる領域で、電磁場に媒介されるナノ粒子-原子間の有効相互作用を定式化した。有効ハミルトニアンと散逸を考慮した量子マスター方程式を導出し、これらに基づいてナノ粒子と原子間の量子エンタングルメントおよび振動量子状態の状態転送の忠実度について調べた。

Cooling atomic body electron microparticles are used to capture the float by using the optical oscillator to capture the float, the source is in contact with the electron, and the optical oscillator is used to capture the buoyancy. There are some quantum technology, such as ultra-precision measurement, and so on. The main purpose of the existing research is that the combination of the existing research system and the cause of the system shows that the interaction between the two systems is not very important. The purpose of this study is to improve the performance of the multi-system system, to control the technical performance, to improve the sensitivity, and to improve the performance. In the optical resonator, the atomic body is very important. The condensate (BEC) is used to analyze the multi-body interaction. The center of gravity, the center of gravity, the temperature and the shadow are used to understand the interaction. In 2022, the study was conducted for the first time. 1) the combination of the atomic superfluid flow, the light, the superfluid, the light, the light, the speed of the light, the speed of the group, the speed of the light, the speed of the group, the speed of light, the speed of light The speed of the supercurrent reflects the speed of the superfluid, the angle of the flow, the speed of the group of light, the speed of light, the speed The result of the superfluid flow method is to control the speed of the light group and add the new method. 2) Last year, we introduced the analysis of the interaction between neutral atoms and electron particles. In the year 2022, the electron particles in the special resonator are coupled with one atom in the quantum system, the magnetic field in the resonator is cut off, the field is eliminated, and the magnetic field medium is used to modify the interaction between particles and atoms. There is a quantum emission test. The equation of the quantum equation is used to determine the quantum state of vibration between atoms, particles, atoms, atoms and atoms.

项目成果

Indian Institute of Technology Guwahati(インド)

印度理工学院古瓦哈提（印度）

Rochester Institute of Technology(米国)

罗切斯特理工学院（美国）

Pump-probe cavity optomechanics with a rotating atomic superfluid in a ring

• DOI: 10.1103/physreva.107.013525
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: S. Kalita;Pardeep Kumar;R. Kanamoto;M. Bhattacharya;A. Sarma

Low-energy scattering of ultracold atoms by a dielectric nanosphere

• DOI: 10.1103/physrevresearch.3.043214
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: T. Yamaguchi;D. Akamatsu;R. Kanamoto

Quantum Dark Solitons in the 1D Bose Gas: From Single to Double Dark-Solitons

一维玻色气体中的量子暗孤子：从单暗孤子到双暗孤子

• DOI: 10.3390/universe8010002
• 发表时间: 2022
• 期刊: Universe
• 影响因子: 2.9
• 作者: Kayo Kinjo;Eriko Kaminishi;Takashi Mori;Jun Sato;Rina Kanamoto;Tetsuo Deguchi
• 通讯作者: Tetsuo Deguchi