極低温原子の２体ダイナミクスとブロッケード温度計

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平成29年度は，(1)フェルミ粒子系への拡張(2)光格子ポテンシャルの精密制御の2つをそれぞれ実現することを目標として研究を行い，以下に示す成果を得た．(1)フェルミ粒子系への拡張本研究で実現する温度測定の対象は，光格子中の極低温イッテルビウム原子集団である．平成28年度までの研究はもっぱらボソン系を対象としていたが，29年度からはこれをフェルミ粒子系に適用することを試みた．イッテルビウムのボソン／フェルミオン同位体間における顕著な違いはスピン自由度であるが，我々の量子気体顕微観測技術の独自性は，このような差異によらず安定に機能することが期待される点にあった．いくつかの技術的な困難を解決し，期待したとおりの頑強性を実証することができた．(2)光格子ポテンシャルの精密制御これまでの研究で利用してきた光格子系は，光の定在波を利用したもっとも単純な構成であった．したがって，理想的な周期ポテンシャルに大域的な調和振動子ポテンシャルによる勾配が重畳した構成となっていた．これまでの研究ではこの勾配を有効利用することで温度測定を実現しているが，今後の量子シミュレーション研究のためには，積極的に制御したポテンシャル勾配のもとでの系統的な測定が求められると考えられる．そこで，光強度の空間分布が任意に制御可能な別の光を新たに導入することで，これを実現しようと試みた．今年度は，光源および，強度の空間分布を制御するためのデバイスを準備した．原子系に導入する前段階として，所望の制御が実現できることを光強度分布の直接測定によって確認した．