超伝導アトムチップの高安定性を実証
向井哲哉 Christoph Hufnagel 清水富士夫*
量子電子物性研究部
*電気通信大学／NTTリサーチプロフェッサー
中性原子を全量子的に制御するには、原子を強く閉じ込めるトラップが不可欠である。固体表面上に微細加工された電気回路で作るマイクロ磁場トラップは、強い閉じ込めを作る有
力候補だが、チップ近傍で顕著になる電磁気的なノイズや熱的ノイズの影響により、原子の 捕捉寿命が極端に短くなることが問題となっていた。この問題の解決を目指し、我々は超伝
導永久電流アトムチップを開発し[1]、本年、大きな電流が流れている電線の近傍においても、超伝導アトムチップが安定であることを実証した。
この実験は、チップ表面から一定の距離に捕捉した原子数の時間的減衰を計測する方法 で行った。チップ表面と原子トラップとの距離を正確に計測するため、図1のような反射像を
用いた吸収計測法を用いている。実験に用いたアトムチップは図2のような超伝導MgB2の閉回路である。図3は、トラップ原子数の減衰から計測した捕捉寿命の、チップ表面からの距離依存性を表している。この図から明らかなように、チップの近傍では、超伝導永久電流アトムチップの捕捉寿命が、従来の方法に比べ、1桁以上改善されていることが確認された。今後は超伝導回路の微細化により、量子化レベルへの原子閉じ込めを実現し、原子の全量子的制御に挑戦する予定である。
本研究の一部は、科学技術振興機構 CREST の援助を受けて行われた。
[1] T. Mukai, C. Hufnagel et al., Phys. Rev. Lett. 98 (2007) 260407.
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| 図１ |
チップの表面近傍に捕捉された原子集団の、反射像を用いた吸収計測画像の例。 |
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| 図２ |
(a) 超伝導永久電流アトムチップの電線パターン、および (b) 超伝導電線の断面形状とトラップとの位置関係。 |
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| 図３ |
捕捉寿命の距離依存性 ［参考: Eur. Phys. J. D 51 (2009) 173, Phys. Rev. A 66 (2002) 041604.］。 |
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