冷却機械振動子を用いた微小重力の測定

使用冷却机械振荡器进行微重力测量

• 批准号: 19H00671
• 负责人: 松本 伸之
• 金额: $ 27.12万
• 依托单位: Gakushuin University (2021-2023)Tohoku University (2019-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00671/
• 关键词: 重力定数; オプトメカニクス; 度量衡; フィードバック冷却; 光学トラップ; 量子制御; 低散逸振動子; ウィーナフィルタ; カルマンフィルタ; 光計測; 量子もつれ; 微小重力; レーザー溶接; ナノファイバー

精密力センサーは重力計、慣性センサー、地震計、重力波望遠鏡といった広範な領域で利用されてきた。本研究では、ミリグラムスケールの微小な物体から生じる重力を精密に測定可能な力センサーの開発を目指す。従来の重力源（>キログラム）より小さな物体から生じる重力を測定することで、重力定数の測定という応用においては、物体の密度の不均一性等に由来する系統的な不確かさを抑えることが可能になる。さらに、重力源自体の振動モードを量子制御すれば、量子状態にある物体が生じる重力の性質の解明にもつながると期待される。物体の振動モードを量子制御するためにもまた力センサーを利用することができ、本研究では、ミリグラムスケールの巨視的物体の量子制御にも取り組んできた。昨年度の研究により、振動子の回転振動が重心振動の変位計測に及ぼす影響を解析的に明らかにした。重心振動と回転振動が光ばねを介して強結合状態となり、二つのモードがnormal mode splittingすることで重心振動の熱振動が増大する。これを回避するため、既に開発に成功していた一本の超細長線（直径1um、長さ5cm）をレーザー溶接することで実現した世界最小散逸を持つ（つまり熱振動が最も小さい）懸架鏡を改良し、2本線を溶接した低散逸懸架鏡を実現することに成功した。さらに、二つの振動子をパワーリサイクルマイケルソン干渉計の両腕に組み込むことで、二つの振動子の差動振動と同相振動の間に量子もつれを生成できることを理論的に示すことにも成功した。それぞれの振動子の変位はレーザー光量の変動から線形連続計測されるため、測定結果に条件付けられた状態（conditional state）の不確かさはスクイーズされる。二つのスクイーズ状態を重ね合わせることで量子もつれが生成されることを確認した。

Precision gravity gauges, inertia gauges, seismometers, and gravitational wave telescopes are used in the field of field applications. In this study, it is possible to measure the gravity and precise measurement of tiny objects using micro-objects. The source of gravity (>キログラム) is the source of the gravity of the small object, the measurement of the gravity, and the measurement of the fixed number of gravity. The system's uncertainty and uncertainty about the use of においては and the non-uniformity of the object's density come from the possible になる.さらに、Gravity originates from the vibration of the body モードをQuantum control すれば、Quantum state にあるObject が生じるGravity and the nature of the clarification にもつながるとLooking forward to される. Vibration of objects, quantum control, use of quantum control , This study is based on the quantum control of objects in the ミリグラムスケールの giant view and the group んできた. Last year's research was carried out on the measurement of the vibrator's return vibration, the center of gravity vibration, and the analysis of its influence. The vibration of the center of gravity is the vibration of the center of gravity, the vibration of the center of gravity is the thermal vibration of the strong coupling state, and the vibration of the center of gravity is the normal mode splitting.これをevading the するため, the に开発に Success していた一本のULTRA-THIN LONG LINE (diameter 1um, length さ5cm) をレーザーfusion することで実成したThe world's smallest emission suspension mirror (Thermal Vibration Minimum) suspension mirror has been improved, and the 2 main line welding low emission suspension mirror has been successful.さらに、二つの Vibratorをパワーリサイクルマイケルソン干渉记の両Wristに组み込むことで、二つの真The differential vibration of the mover and the in-phase vibration of the mover are the same as the quantum vibration generated by the quantum theory.それぞれの Oscillator の変 Position はレーザーLight quantity の変动 から Linear continuous measurement されるため、Measurement results にconditional payment けられた conditional state) is uncertain.二つのスクイーズSTATEを重ね合わせることでquantumもつれがGenerationされることをconfirmationした.

项目成果

Effective description of a suspended mirror coupled to cavity light -Limitations of Q-enhancement due to normal mode splitting by an optical spring-

与腔光耦合的悬挂镜的有效描述 -光学弹簧法向模式分裂导致的 Q 增强的限制 -

• DOI: 10.1103/physreva.107.033515
• 发表时间: 2023
• 期刊: Phys. Rev. A
• 作者: Yuuki Sugiyama;Tomoya Shichijo;Nobuyuki Matsumoto;Akira Matsumura;Daisuke Miki;Kazuhiro Yamamoto
• 通讯作者: Kazuhiro Yamamoto

巨視的振り子の条件付き位置スクイーズ状態の生成

宏观摆条件位置挤压态的生成

• 发表时间: 2022
• 作者: Licong Peng;Kosuke Karube;Rina Takagi;Wataru Koshibae;Kiyou Shibata;Kiyomi Nakajima;Taka-hisa Arima;Naoto Nagaosa;Shinichiro Seki;Yoshinori Tokura;Yasujiro Taguchi;Xiuzhen Yu;松本伸之
• 通讯作者: 松本伸之

Quantum control and gravity sensing by using low-dissipative pendulum

使用低耗散摆进行量子控制和重力感应

• 发表时间: 2022
• 作者: Sugimoto Satoshi;Iwakiri Shuichi;Kozuka Yusuke;Takahashi Yukiko;Niimi Yasuhiro;Kobayashi Kensuke;Kasai Shinya;Nobuyuki Matsumoto
• 通讯作者: Nobuyuki Matsumoto

Towards quantum sensing with table-top scale pendulum

利用桌面摆锤实现量子传感

• 发表时间: 2021
• 作者: Mori Watanabe;Sanghyun Lee;Takuya Asano;Takashi Ibe;Masashi Tokuda;Hiroki Taniguchi;Daichi Ueta;Yoshinori Okada;Kensuke Kobayashi;and Yasuhiro Niimi;Nobuyuki Matsumoto
• 通讯作者: Nobuyuki Matsumoto

Considerations with specific architectures: suspended pendulums

特定架构的考虑因素：悬挂摆

• 发表时间: 2019
• 作者: C. Zha;V. M. Bastidas;M. Gong;Y. Wu;H. Rong;R. Yang;Y. Ye;S. Li;Q. Zhu;S. Wang;Y. Zhao;F. Liang;J. Lin;Y. Xu;C.-Zhi Peng;J. Schmiedmayer;Kae Nemoto H. Deng;W. J. Munro;X. Zhu;J.-W. Pan;Nobuyuki Matsumoto
• 通讯作者: Nobuyuki Matsumoto