冷却分子の量子エンタングル状態を用いた電子EDM探索

使用冷却分子的量子纠缠态进行电子 EDM 搜索

• 批准号: 22KJ1163
• 负责人: 岡本 直大
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1163/
• 关键词: ストロンチウム; レーザー冷却; 電気双極子能率; 準安定状態; 磁気光学トラップ; 実験核物理; 量子エレクトロニクス; 原子・分子物理

本年度は、電子電気双極子能率 (EDM) 測定の高感度測定に必要不可欠である、Sr原子の冷却に関する研究に取り組んだ。特に、Sr原子の従来の冷却方法における実験系の複雑さを回避するため、Sr原子冷却の簡便化に注力して研究を行った。まず、我々が考えているSr原子冷却簡便化の要素技術の一つである、新しいレーザー周波数安定化法、BAVLLに関する研究成果を国際学会で発表した。また、Sr原子冷却は超高真空 (10^(-7) Torr以下)という環境下で行う必要がある。その環境を作り出すための真空装置を従来のものよりも小型化させ、さらに性能評価を行った。その性能評価の結果より、原子冷却の手法である磁気光学トラップ (MOT)の実現に十分な真空度と原子ビーム流束を持つことがわかった。加えて、単に真空装置を小型化したのみならず、原子オーブンの工夫、原子を冷却前に減速する装置であるゼーマンスローワーの撤廃により、実験における運用の簡便化と省エネルギー化を実現した。次に、光学系の簡便化に取り組んだ。従来の光学系は、周波数ロックのために真空装置を必要としており、これが系の巨大化、複雑化を招いていた。そこで、上述のBAVLLを光学系に取り入れることにより全体の系のサイズを格段に小さくすることに成功した。また、電子EDMを高感度測定するために、周波数を高感度に測定する実験手法であるラムゼー共鳴を用いることを考えている。成果としては、量子エンタングル状態を用いることで、ラムゼー共鳴の不確かさが小さくなることを論文、学会で発表した。そして、Cs原子を用いてラムゼー共鳴の実証を行った。

今年，我们研究了SR原子冷却的研究，这对于高灵敏度测量的电子偶极效率（EDM）测量至关重要。特别是，进行了研究，重点是简化SR原子的冷却，以避免在SR原子的常规冷却方法中实验系统的复杂性。首先，我们介绍了有关新的激光频率稳定方法Bavll的研究结果，Bavll是国际科学学会，这是我们正在考虑简化SR原子冷却的关键技术之一。此外，必须在超高真空（10^（-7）Torr或更少）的环境下进行SR原子冷却。用于创建此环境的真空设备比传统的设备更小，并且已经进行了进一步的性能评估。性能评估的结果表明，真空水平和原子束通量足以实现一种原子冷却的磁光陷阱（MOTS）。此外，不仅使真空设备变得更小，而且由于原子烤箱的独创性和废除Zeeman的废除，该设备在冷却前会减慢原子的速度，因此简化了实验的操作并节能。接下来，我们致力于简化光学系统。传统的光学系统需要真空设备进行频率锁定，这导致系统变得更大，更复杂。因此，通过将上述Bavll纳入光学系统，我们成功地显着降低了整体系统的大小。此外，为了在高灵敏度下测量电子EDM，我们正在考虑使用Ramsey共振，Ramsey Resonance是一种实验技术，可测量具有高灵敏度的频率。结果是在会议上提出的，该会议使用量子纠缠状态减少了拉姆齐共鸣的不确定性。然后，使用CS原子证明了Ramsey共振。

项目成果

ダークマター探索のためのCs原子の磁気光学トラップ

用于暗物质搜索的 Cs 原子磁光陷阱

• 发表时间: 2023
• 作者: 田中聡;石川知輝;河西壱輝;岡本直大;早水友洋;A. Kastberg;B. K. Sahoo;B. P. Das;西野仁;小野崇人;羽場宏光;東條賢;酒見泰寛;松尾由賀利;鳥井寿夫;青木貴稔
• 通讯作者: 青木貴稔

量子エンタングル Fr 原子を用いた電子 EDM の量子センシング

使用量子纠缠 Fr 原子进行电子 EDM 的量子传感

• 发表时间: 2022
• 期刊: ECT （電気学会・電子回路研究会）
• 作者: 平野龍一;赤塚慎也;豊國伸哉;橋本亮太;野澤祥子・淀川裕美・秋田喜代美;青木貴稔 et al.
• 通讯作者: 青木貴稔 et al.

Quantum sensing of the electron electric dipole moment using ultracold entangled Fr atoms

使用超冷纠缠 Fr 原子对电子电偶极矩进行量子传感

• DOI: 10.1088/2058-9565/ac1b6a
• 发表时间: 2021
• 期刊: Quantum Science and Technology
• 影响因子: 6.7
• 作者: Aoki T;Sreekantham R;Sahoo B K;Arora Bindiya;Kastberg A;Takamine A;Ueno H;Ichikawa Y;Matsuda Y;Haba H;Sakemi Y et al.
• 通讯作者: Sakemi Y et al.