HTML5 Webook

68/72

の比較を、文献[12]の値を「Garching, 2000」、文献[13]の値を「Erlangen, 2007」として図11に示す。今回の測定では、これまでに最も小さな不確かさの値5.4×10-15で、In+の時計遷移周波数の測定が決定できた[14]。不確かさの最も大きな要因となっているのは残留磁場によるゼーマンシフトであり、磁気副準位の偏極や磁気シールド設置等の改善を施すことで、更に小さな不確かさでの光周波数標準としての動作が期待される。まとめ量子ノードの研究開発の一環として実施した、イオン量子系極限制御と極限計測の研究開発について述べた。イオン量子系を操作観測するコヒーレント光源系を構築し、In+をCa+で共同冷却する技術を確立した。これらの技術を基盤として準備したIn+を時計遷移周波数計測に応用し、初めて10-15台での測定に成功した。いくつかの改善を施したうえでサイドバンド冷却を適用すると、時間の遅れによる周波数シフトが10-17台までに低減されることが期待できる。また、真空紫外光によるIn+の量子状態測定が実現すると、光周波数標準動作時の安定度が大幅に向上することと期待される。現在は単一イオンでの動作に限られる単一イオン光周波数標準は、共同冷却、複数イオン動作に適したイオントラップ及び今回使用した量子状態測定法を組み合わせることにより、安定度の大幅な向上をもたらす「複数イオン光周波数標準」と呼ばれる新しい方式の実現につながると期待される[15]。また、サイドバンド冷却したIn+の時計遷移の量子状態を線形イオントラップのフォノンを介してCa+に転送すると、別のイオントラップ内で光周波数標準動作をするIn+との間に量子もつれ状態を形成することができる。この量子状態操作が実現すると、究極の原子時計の量子ネットワークの実現が期待される[16]。謝辞本研究を実施するにあたり、光格子時計を運用してデータを提供してくださった蜂須英和主任研究員、そして様々なご支援を頂いた石島博氏、水野道明氏、花土ゆう子上席研究員、武岡正裕センター長、佐々木雅英主管研究員に深く感謝する。【参考文献【1D. Leibfried, R. Blatt, C. Monroe, and D. Wineland, “Quantum dynam-ics of single trapped ions,” Review of Modern Physics, 75, 281, 2003.2M. Keller, B. Lange, K. Hayasaka, W. Lange, H. Walther, “Continuous generation of single photons with controlled waveform in an ion-trap cavity system,” Nature 431, 1075, 2004.3R. Blatt, and C. F. Roos, “Quantum simulations with trapped ions,” Nature Physics 8, pp.277–284 ,2012.4A. D. Ludlow, M. M. Boyd, J. Ye, E. Peik, and P. O. Schmidt, “Optical atomic clocks,” Review of Modern Physics 87, 637 , 2015.5J. Labaziewicz, P. Richerme, K. Brown, I. L. Chuang, and K. Hayasaka, “Compact, filtered diode laser system for precision spectroscopy,” Optics Letters 32, 572 , 2007.6Kazuhiro Hayasaka, “Modulation-free optical locking of an external-cavity diode laser to a filter cavity,” Optics Letters 36 ,2188 , 2011.7Y. Kawai, U. Tanaka, K. Hayasaka, and S. Urabe, “Mode-hop-free op-eration of a distributed Bragg reflector diode laser in an external fiber-cavity configuration,” Applied Physics B 121, 213 ,2015 8K. Wakui, K. Hayasaka, and T. Ido, “Generation of vacuum ultraviolet radiation by intracavity high-harmonic generation toward state detection of single trapped ions,” Applied Physics B 117, 957,2014.9K. Hayasaka, “Synthesis of two-species ion chains for a new optical frequency standard with an indium ion,” Applied Physics B 107, 965, 2012.10U. Tanaka, T. Kitanaka, K. Hayasaka, and S. Urabe, “Sideband cooling of a Ca+–In+ ion chain toward the quantum logic spectroscopy of In+,” Applied Physics B 121, 147 , 2015.11早坂 和弘、「量子コンピューターと光周波数標準」、日本物理学会誌 69, 830, 2014.12.J. von Zanthier, Th. Becker, M. Eichenseer, A. Yu. Nevsky, Ch. Schwedes, E. Peik, H. Walther, R. Holzwarth, J. Reichert, Th. Udem, T.W. Hänsch, P.V. Pokasov, M.N. Skvortsov, and S.N. Bagayev, “Absolute frequency measurement of the In+ clock transition with a mode-locked laser,” Optics. Letters 25, 1729 , 2000.13Y. H. Wang, R. Dumke, T. Liu, A. Stejskal, Y. N. Zhao, J. Zhang, Z. H. Lu, L. J. Wang, Th. Becker, and H. Walther, “Absolute frequency measurement of the 115In+ 5s2 1S0-5s5p 3P0 narrowline transition,” Optics Communications 273, 526 , 2007.14N. Ohtsubo, Y. Li, K. Matsubara, T. Ido, and K. Hayasaka, “Frequency measurement of the clock transition of an indium ion sympathetically-cooled in a linear trap,” Optics Express, 25, 11725, 2017.15K. Pyka, N. Herschbach , J. Keller , and Tanja E. Mehlstäubler, “A high-precision segmented Paul trap with minimized micromotion for an opti-cal multiple-ion clock,” Applied Physics B 114, 231, 2014.16P. Kómár, E. M. Kessler, M. Bishof, L. Jiang, A. S. Sørensen, J. Ye, and M. D. Lukin, “A quantum network of clocks,” Nature Physics 10, 582, 2014.早坂和弘 （はやさか　かずひろ）未来ICT研究所量子ICT先端開発センター研究マネージャー博士（理学）量子エレクトロニクス、量子光学、光周波数標準5図11　測定したIn+時計遷移周波数と過去の報告例との比較Garching, 20001 267 402 452 899 920 (230)Erlangen 20071 267 402 452 901 265 (256)Tokyo, 20171 267 402 452 901 049.9 (6.9)899600900000900400900800901200901600Absolute frequency ‒1 267 402 452 000 000 [Hz]64　　　情報通信研究機構研究報告 Vol. 63 No. 1 （2017）4　量子ノード技術