光の輻射圧力を用いた高反射率鏡の浮上実験

本研究の目的はミリグラムスケールの微小鏡を光の輻射圧力のみを用いて中空に浮上させることにより、マクロな質量スケールでの標準量子限界への到達の大きな障害の一つとなる鏡の支持系からの熱雑音を原理的になくしたセットアップを構築し、標準量子限界に到達した振動子の位置制御を通してマクロな系における量子論の実験的プラットフォームを構築することである。平成28年度は我々の提案した微小鏡浮上のセットアップ「サンドイッチ構成」の理論的な計算を見直し、現在の技術で実行可能なレーザー強度・鏡の形状・干渉計の制御等のセットアップおよび各種パラメータを具体的に求めた。この結果は現在論文に投稿中である。また、平成28年度は27年度に引き続き、ねじれ振り子を用いた「サンドイッチ構成」の原理的安定性の検証を行った。平成27年度にはねじれ振り子をロックすることによって、原理検証に十分なレベルまでねじれ振り子の振動レベルを抑えることに成功したが、実際にねじれ振り子の共振周波数の測定を試みたところ、理論値から大きく異なる結果を得た。これは、ねじれ振り子の振動を抑制するための制御系の対称性が悪いために、並進方向の制御と回転方向の制御がカップリングを引き起こしたためと考えられる。そこで平成28年度はねじれ振り子の制御系のセットアップを全面的に見直し、新たな対称性の良いセットアップを構築した。このセットアップによってねじれ振り子を制御することにより振動レベルは平成27年度と同等、制御の安定性は平成27年度を上回る制御を達成することができた。

本研究の目的はミリグラムスケールの微小鏡を光の輻射圧力のみを用いて中空に浮上させることにより、マクロな質量スケールでの標準量子限界への到達の大きな障害の一つとなる鏡の支持系からの熱雑音を原理的になくしたセットアップを構築し、標準量子限界に到達した振動子の位置制御を通してマクロな系における量子論の実験的プラットフォームを構築することである。平成28年度は我々の提案した微小鏡浮上のセットアップ「サンドイッチ構成」の理論的な計算を見直し、現在の技術で実行可能なレーザー強度・鏡の形状・干渉計の制御等のセットアップおよび各種パラメータを具体的に求めた。この結果は現在論文に投稿中である。また、平成28年度は27年度に引き続き、ねじれ振り子を用いた「サンドイッチ構成」の原理的安定性の検証を行った。平成27年度にはねじれ振り子をロックすることによって、原理検証に十分なレベルまでねじれ振り子の振動レベルを抑えることに成功したが、実際にねじれ振り子の共振周波数の測定を試みたところ、理論値から大きく異なる結果を得た。これは、ねじれ振り子の振動を抑制するための制御系の対称性が悪いために、並進方向の制御と回転方向の制御がカップリングを引き起こしたためと考えられる。そこで平成28年度はねじれ振り子の制御系のセットアップを全面的に見直し、新たな対称性の良いセットアップを構築した。このセットアップによってねじれ振り子を制御することにより振動レベルは平成27年度と同等、制御の安定性は平成27年度を上回る制御を達成することができた。