スピン偏極された冷却原子とその量子的計測への応用

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したがって、レーザ冷却された原子は物質と輻射場の相互作用を制御された条件で研究する上で理想的な媒質であると考えられる。とくに、統計的平均操作で消失しがちな量子的相互作用の特徴を実験的に捉える上で重要な技術である。本研究では、レーザ冷却によって、原子の運動量と位置のみならず、内部状態であるスピンまでも制御することをめざす。通常の光磁気トラップにおいては、原子のスピンをそろえることは容易ではないが,渦巻型トラップ(vortex trap)を用いれば,光ポンピングにより、磁場方向に原子スピンを整列させることが可能である。この方法により,10^6個程度の原子を10mK程度まで冷却することができた.高出力レーザの利用などにより,さらに温度を下げることを試みた.また,温度の評価を正確に行うために,従来の飛行時間法に改良を加え,測定の信頼性が改善された.また,数桁低い温度を目指して,偏光勾配冷却の導入を進めている.関連する研究として,量子Zeno効果について理論的研究を行った.量子系に対して観測を頻繁に行なうと,系本来の運動が抑制される現象を量子Zeno効果と呼んでいる.本研究では,偏光を用いた検証実験を提案した.偏光を用いた系は非常に単純であり,量子Zeno効果の本質を見るのに好都合であることが分かった.さらに,古典的な振動系においても,量子Zeno効果に対応する現象が見られることを明らかにした.