光トラップ中のレーザー冷却Rb原子を用いたRydbergブロッケードの研究

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昨年度(H21)に微小光トラップ中の少数個のレーザー冷却Rb原子を用いて複数の原子のRydberg状態への励起が抑圧されるRydbergプロッケード効果を実験的に確認したため、今年度(H22)は追実験を行ってこのRydbergプロッケード効果のさらなる検証を行い、またこれを用いた複数の原子のエン間タングルメントの実現や量子ゲートの実現に向けた次なる実験の準備を行った。従来の単一の微小光トラップに代わって光定在波ポテンシャルによる1次元光格子を用いて2個以上の多数の原子を一定間隔でトラップしてこれをRydbergプロッケード効果を用いて多数の原子間のエンタングルメントを実現することを目指して理論的な考察および実験の準備を行った。一次元光格子中の複数の原子を一様にレーザー光でRyrberg状態に励起する場合に対して理論的な解析を行い、レーザー光の離調を調整してRydberg状態に励起することにより原子間のエンタングルメントが実現可能であることを明らかにし、この解析結果をPhysical Review Aに論文発表を行った。また実験においては1次元光格子中のレーザー冷却Rb原子を高感度CCDカメラを用いてリアルタイムに観測することに成功し、原子が光格子の各ポテンシャルサイトにローディングされる様子を詳細に調べることができた。この観測によって原子間の衝突によるロスにより各サイトの原子数は1個以下になっていることが確認できた。このため今後さらに改良を加えることにより光格子中の複数の原子を用いたRydbergプロッケードの実験の実現の見通しが立った。