量子ダイナミクスの加速の研究：量子制御の高速化に向けて

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微細加工技術の進歩により、現在では量子状態を精密に制御することが可能になってきており、分子や原子一つ一つをコントロールすることまで可能である。しかし、それらの量子制御を正確かつ高速で行うことが出来なければ将来の工業的応用は望めない。本研究の目的は原子や分子の運動や内部状態を正確に短時間でコントロールするための理論的な枠組みを構築する事であった。本研究課題の成果は大きく分けて次の３点である。1）量子ダイナミクスの加速理論を多体系、離散系へ拡張した。2）異なるエネルギー固有状態間の遷移を加速する外場の導出。3）高速で量子状態の制御を行う事で、擾乱の少ない量子制御を可能にした。研究期間全体を通し該当研究について6編の論文が採用され、APSを始めとする国際的な会議において７回以上研究成果を発表した。該当研究の成果が評価され2014年度の日本物理学会若手奨励賞を受賞した。特に顕著な成果として最終年度に行った分子の振動準位間の遷移を制御するレーザーパルスのデザインに関する研究が挙げられる。パルスの強度やパルス間のタイミングをどのように調整すればよりたくさんもターゲット状態が得られるかという指針を与える理論的研究を行った。この研究は上記の目的１と２に対応する。　研究期間を通してボーズ-アインシュタイン凝縮体を光格子内に数μ秒から数十μ秒の短時間で閉じ込める方法に関する研究など、さまざまな量子制御の精密化高速化についての成果を発表する事ができた。この研究はPhysical Review LetterのEditors' suggestionに選ばれた。原子や分子の運動はそれにかかる外場によって変わる。本研究は異なる外場によって駆動される一見異なる量子ダイナミクスの間に関係を見いだすことで、それを制御に利用するという理論的な側面を持っており、今後も応用と理論のさらなる発展が期待される。