中性原子を用いた量子メモリー

大学院自然科学研究科 理学専攻 物理科学講座
教授・光永 正治
URL:http://crocus.sci.kumamoto-u.ac.jp/physics/quopto/index.html/
E-mail:mitunaga@sci.kumamoto-u.ac.jp
原子の超微細構造を用いた量子メモリー
 ラムダ型3準位系を持つ中性原子の基底準位超微細分裂を用いて、量子干渉効果に基づく新しい量子情報デバイスを検討する。共鳴対向ポンピングによる4光波パラメトリック発振と4光波パラメトリック蛍光、電磁誘導透過を用いた光情報記録、等が主なテーマである。実験は、室温ナトリウム原子(Figure 1)を用いるか、あるいは、200マイクロ度程度にレーザー冷却されたナトリウム原子雲(Figure 2)を用いる。
量子干渉効果による非線形レーザー分光
 室温ナトリウム原子を用いて、コンパクトな周波数標準、あるいは原子時計の開発、さらには高感度微弱磁場測定を目指す。磁場中での中性ナトリウム原子の超微細分裂準位のゼーマン準位と超微細準位の分裂周波数の同時精密測定を行う。

Quantum memory using hyperfine structure of atoms : We study a novel type of quantum memory based on electromagnetically induced transparency (EIT) using the ground-state hyperfine structure of neutral atoms. Topics include four-wave parametric fluorescence and oscillation by resonant, counter-propagating pumping, optical data storage using EIT, and so on. Experiments are performed by using either a hot atomic vapor (Figure 1) or a laser-cooled Na atom cloud at 200 micro-Kelvin.

Nonlinear spectroscopy by quantum interference effect : Compact atomic clocks based on EIT along with sensitive magnetic-field measurement are investigated. In the presence of a static magnetic field, Zeeman EIT and hyperfine EIT are simultaneously measured for the ground-state hyperfine splitting of neutral Na atoms.

Figure 1. Quantum interference experiment using Na vapor

Figure 2. Laser-cooled Na atom cloud

[キーワード] 量子干渉効果, レーザー冷却