Observation of quantum magetism in SU(N) Habburd model by single-site spin measurement

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光格子中に導入された極低温イッテルビウム原子の位置とスピンを観測する量子シミュレータを構築し、SU(N)ハバードモデルの量子磁性相を解明し、さらに新奇量子磁性相を探索することを目標として、光格子中原子の単一原子観測、新しいスピン選択的観測手法などを開発することを目的として研究を行った。今年度の前半は、昨年度に引き続き、単一格子スピン分解SU(N)ハバード模型量子磁性相観測に向けた実験研究を実施した。これまでに、量子磁性相の発現に必要な低温の達成に向けた冷却、輸送パラメータの最適化を行い、現有装置の原子輸送の問題点を見つけていたが、それに基づき、まず今年度は特に、実験系の安定性の向上、観測fidelityの向上に向けた実験的取り組みを行った。具体的には、光ピンセットで、原子集団をサイエンスチャンバーまで移送させたのち、移動コンベアー格子を用いて、固浸レンズ直下まで移送させているが、移動コンベアー格子の駆動高周波系に約130 kHzのノイズが存在することをみつけ、これがパラメトリック共鳴を引き起こす原子の過熱およびロスを引き起こすことを新たに見出したため、現有の低ノイズな高周波源を用いて問題を克服した。また、突然原子のトラップ位置が移動する現象が見られたが、その原因が電動ミラーホルダーの経年劣化であることを突き止め、現有の別のミラーホルダーと交換することにより、この問題を克服した。その他、コイルの水冷系の改良など、実験系全体の整備を行った。今年度の後半では、こうして得られた実験結果を学術論文としてまとめるべく、資料整理・データ解析・データ整理を中心に行った。