単一分子イオンのトラッピングと冷却～周波数標準から量子計算機まで～

单分子离子的捕获和冷却 - 从频率标准到量子计算机 -

• 批准号: 08J06222
• 负责人: 小野田 有吾
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06222/
• 关键词: イオントラップ; 周波数標準; イッテルビウムイオン; Yb; 電気共鳴法; 電荷交換; 飽和吸収分光; 非線形光学結晶; 第二高調波発生

周波数標準と量子計算機への応用を目的として,単一分子イオンの捕捉とレーザ冷却を試みている.本年度は昨年度開発した第一励起レーザに引き続きYb^+の生成に必要な第二励起レーザ(外部共振器型半導体レーザ)を開発した.共振器長を短くする(9mm)ことで最大電流においてもシングルモード発振を得ることができるようになった.これらのレーザを用いてイオントラップ内に捕捉されたイオンを電気共鳴法により検出した.そしてイオンの導入開始時の傾きからYbの第二励起波長に対するイオン導入速度を測定した.この結果はシンクロトロン放射光を用いたイオン化断面積と類似したものであった.この事から電気共鳴法によってもイオンの導入速度を求めることができるといえる.また本手法によりRydberg準位(6s23s^1S_0:398.998nm,6s24s^1S_0:398.515nm)を観測することにも成功した.電荷交換(^<174>Yb^++^<171>Yb⇔^<171>Yb^++^<174>Yb)の現象も本手法により観測することが可能である.同位体の質量の違いにより共鳴周波数が変化することから検出電圧もそれに付随して変化することため観測可能である.そして照射する中性Ybの量に電荷交換の速度が比例することも確認した.この研究の過程においてレーザ波長を知るために飽和吸収分光を行っている.この時,ランプの電流を増やしランプ内のYbの量を変化させることで同位体のシグナル強度が変化することを確認した.存在比の大きい174や172は電流値が低い時,ポンプ光によって飽和されプローブ光が透過することでピークが検出される.この時,存在比の小さい176や171の信号は小さいため観測されない.ランプの電流を上げるにつれ存在比の多い174や176はポンプ光で飽和できない程の量となり結果としてプローブ光までも吸収してしまうようになり信号は小さくなっていく.一方,存在比の小さい176や171は量が増えることで信号が大きくなりピークがより検出されるようになる.これはYbに限らず他の原子の飽和吸収分光において成り立つ現象である.

Cycle for standard と quantum computer へ の 応 purpose を と し て, a molecular イ 単 オ ン の capture と レ ー ザ cooling を try み て い る. This year's annual open 発 は yesterday し た since the first excitation レ ー ザ に lead き 続 き Yb ^ + の generated に な second wound up necessary レ ー ザ (external resonance ceramic semiconductor レ ー ザ) を open 発 し た. Resonator long を short く す る (9 mm) こ と で maximum current に お い て も シ ン グ ル モ ー ド 発 vibration を have る こ と が で き る よ う に な っ た. こ れ ら の レ ー ザ を with い て イ オ ン ト ラ ッ プ に capture within さ れ た イ オ ン を 気 resonance method に よ り 検 out し た. そ し て イ オ ン の imported at the beginning of the tilt の き か ら Yb の second excitation wavelength に す seaborne る イ オ ン import assay を し た. こ の results は シ ン ク ロ ト ロ ン radiation light を using い た イ オ ン mineralization area と similar し た も の で あ っ た. こ の matter か ら 気 resonance method に よ っ て も イ オ ン の import speed を め る こ と が で き る と い え る. ま た this gimmick に よ り Rydberg quasi bit (6 s23s s_0 ^ 1 :398.998nm,6s24s^1S_0:398.515nm)を観 measure する とに とに を観 successful た た. Charge exchange (^ < 174 > Yb + + ^ ^ < 171 > Yb as indicated by ^ < 171 > Yb + + ^ ^ < 174 > Yb) の phenomenon も this gimmick に よ り 観 measuring す る こ と が may で あ る. With a body の quality の violations い に よ り resonance frequency count が variations change す る こ と か ら 検 out electricity 圧 も そ れ に pay with し て variations change す る こ と た め 観 measurement may で あ る. そ し て irradiation す る neutral Yb の quantity に charge exchange が の speed ratio す る こ と も confirm し た. こ の の research process に お い て レ ー ザ wavelength を know る た め に saturated 収 absorption spectral line を っ て い る. こ の, ラ ン プ の current を raised や し ラ ン プ within の Yb の quantity を variations change さ せ る こ と で with a body の シ グ ナ が ル strength variations change す る こ と を confirm し た. There is bigger than の き low numerical が い い や 174 172 は current, ポ ン プ light に よ っ て saturated さ れ プ ロ ー ブ が light through す る こ と で ピ ー ク が 検 out さ れ る. こ の, is smaller than の さ い 176 や 171 の small signal は さ い た め 観 さ measurement れ な い. ラ ン プ の current を げ る に つ れ existence than の い 174 や 176 は ポ ン プ で light saturation で き な い cheng の quantity と な り results と し て プ ロ ー ブ light ま で も suction 収 し て し ま う よ う に な り small signal は さ く な っ て い く. Side, there is smaller than の さ い が raised 176 や 171 は quantity え る こ と で signal が big き く な り ピ ー ク が よ り 検 out さ れ る よ う に な る. こ れ は Yb に limit ら ず he の atomic の saturated 収 absorption spectral に お い て into り made つ phenomenon で あ る.

项目成果

光イオン化法で生成したYb^+のRFイオントラップへの導入速度

光电离法产生的Yb^+进入射频离子阱的速度

• 发表时间: 2010
• 作者: 高木悠哉;青山謙二郎;小野田有吾
• 通讯作者: 小野田有吾