香取 秀俊教授
大学院工学系研究科 物理工学専攻
SDGs
連携提案
量子エレクトロニクスの研究を行っており、現在の以下のような主要テーマが進行中である。
(1)光格子を用いる超高精度周波数標準の開発
(2)アトムチップ・アトムICによる原子のコヒーレント制御
(3)冷却原子による量子エンタングル状態の生成
(1)では，この研究室が開発した独自のアイデア「光格子時計」の手法によって， 18桁にも及ぶ原子スペクトル測定を実現し，物理定数の恒常性/時間揺らぎの検証に挑戦している。 また、(2)，(3)はこれまで，電子工学を支えてきた電子に代わり，原子を基本要素とする新しい 情報処理系の構築を目指す研究で，量子コンピューティング実現を視野に入れた研究を行っている。
研究成果の実用化や共同研究に関心のある企業との連携を希望する。
事業化プロポーザル
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新しい原理の原子時計「光格子時計」セシウム原子時計の発明により、GPSによる測位や超高速大容量通信ネットワークのタイミング制御など、現代生活を支える基幹技術が生み出されてきた。しかし、セシウム原子時計でも精度の限界があり、セシウム原子の熱運動や、他の原子との相互作用が原因で3000万年に1秒の誤差（15桁の精度）が生じる。 この研究室では、セシウム原子時計を越える精度の原子時計「光格子時計」について研究している。「光格子時計」はレーザー冷却した約100万個の原子を、ある特定の波長（魔法波長）で光トラップし、原子の遷移周波数を測定することで正確な1秒を決めるという原理であり、理論的には1秒で18桁の遷移周波数計測が可能になる。この精度では、時計を1cm高く置くだけで、重力によって時計の進みが早くなることがリアルタイムで計測できる。 -
アトムデバイスの開発この研究室では、固体基板上で原子のコヒーレントな運動制御を行うことにより、電子や光子に比べて豊富な内部自由度をもつ原子を媒介とする量子情報処理系の実現を目指し研究を進めている。これまでに、ガラス基板上に微細加工した電極に交流電圧を印加することで、シュタルク効果を利用するレーザー冷却原子のトラップに成功している。この方式は、電場による制御に基づいているため、磁場による制御とは異なり、電流に伴う発熱などの問題を回避でき、低消費電力・高集積化デバイスの実現が可能となる。今後、この研究成果をもとに、表面原子トラップの集積化による原子輸送・原子メモリ回路等の開発を行い、量子コンピュータへの展開を図りたい。
