[論文レビュー] Atom interferometry using wavepackets with constant spatial separations

Edward Su, Saijun Wu+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2006

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、定常波光パルスを用いて、最大1秒間、空間的に一定の間隔を保ったまま原子波束の重ね合わせを生成する、新しい原子干渉計技術を提示する。この手法により、10⁻³⁴ J 前後のエネルギー差の高精度な測定が可能となり、測定中の波束の位置が安定しているため、振動に左右されない加速度測定が実現される。

ABSTRACT

We demonstrate a standing wave light pulse sequence that places atoms into a superposition of displaced wavepackets with precisely controlled displacements that remain constant for times as long as 1 s. The separated wavepackets are subsequently recombined resulting in atom interference patterns that probe energy differences of approximately 10^-34 J, and can provide acceleration measurements that are insensitive to platform vibrations.

研究の動機と目的

• 原子干渉計の過程で、原子波束間の空間的距離を一定に保つ方法の開発を目的とする。これにより測定の安定性が向上する。
• 量子測定の感度を向上させるために、最大1秒間の長時間スーパポジション状態を実現することを目的とする。
• 干渉計の測定中に波束の位置を安定させるため、プラットフォームの振動に左右されない加速度測定を実現することを目的とする。
• 再結合された原子波束を用いて、10⁻³⁴ J スケールのエネルギー分解能を実証することを目的とする。

提案手法

• 定常波光パルスのシーケンスを用いて、正確に制御された固定されたずれをもつ波束に原子をコherently分割する。
• 位相安定化された光学パルスを用いて、長時間にわたり波束間の空間的距離を一定に保つ。
• 2番目の光パルスのシーケンスを用いて波束を再結合させ、干渉縞を生成する。
• 干渉縞の測定により、10⁻³⁴ J スケールのエネルギー差を調べる。
• 干渉縞の位相差を用いて、プラットフォームの振動に影響されない形で加速度を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 原子波束を1秒を超える期間、空間的距離が一定の重ね合わせ状態に維持できるか？
• RQ2 固定された距離を保ったままの波束を用いた干渉計によるエネルギー分解能はどの程度達成できるか？
• RQ3 干渉計のプラットフォームの振動に対する感度は、波束間距離の安定性にどの程度依存するか？
• RQ4 この距離が一定の干渉計方式を用いることで、加速度はどの程度高精度に測定できるか？

主な発見

• 本手法により、最大1秒間、原子波束間の空間的距離を一定に保つことに成功し、長時間の測定が可能となった。
• 再結合された波束からの干渉縞を用いて、約10⁻³⁴ J のエネルギー差が測定された。
• 測定中に波束の位置が安定しているため、干渉計はプラットフォームの振動に対して感度を示さなかった。
• 定常波光パルスのシーケンスにより、波束の位置の精密な制御が可能となり、高精度センシングにとって不可欠な要因となった。