研究紹介

光量子工学研究センター

時空間エンジニアリング研究チーム

チームリーダー 香取 秀俊 (D.Eng.)
香取 秀俊 (D.Eng.)

普遍な周期現象を利用して、皆で時間を共有する道具が時計です。太古から人々は、太陽の位置―地球の自転―を測って時間を共有してきました。現在では、遥 かに正確な周期性をもつ原子の振動で時間を決めています。さらに進化した原子時計は、重力によって曲がった相対論的な時空を映し出すことで他者との時間共 有の難しさを浮き彫りにしています。この一方、原子時計は、原子時計が基礎をおく物理定数の恒常性まで研究の対象にしようとしています。

光格子時計は、魔法波長のプロトコルによって、超高速・高精度な新たな原子時計の可能性を提起しました。2001年の提案以来、現在までに20以上の研究拠点で開発が進み、光格子時計の精度は、現行のSI秒の精度を凌駕し秒の再定義を迫ろうとしています。

当チームでは、原子物理学・量子光学の手法を総動員して光格子時計の高精度化・小型化と長時間連続運転の実現に取り組み、光格子時計が生み出す新たな時間 リソースを使った時空間エンジニアリングを展開しています。たとえば、可搬型の光格子時計をフィールドにもち出せば、原子時計は重力ポテンシャル計として 機能するでしょう。このような、相対論的測地の与えるインパクトを実験的に探究していきます。

研究主分野

総合理工

研究関連分野

工学

キーワード

  • 量子エレクトロニクス
  • 原子時計
  • 量子計測
  • 光格子時計
  • 相対論的測地学

主要論文

  1. Tetsushi Takano, Masao Takamoto, Ichiro Ushijima, Noriaki Ohmae, Tomoya Akatsuka, Atsushi Yamaguchi, Yuki Kuroishi, Hiroshi Munekane, Basara Miyahara, and Hidetoshi Katori:
    "Geopotential measurements with synchronously linked optical lattice clocks"
    Nat. Photonics. 10, 662 (2016).
  2. Nils Nemitz, Takuya Ohkubo, Masao Takamoto, Ichiro Ushijima, Manoj Das, Noriaki Ohmae and Hidetoshi Katori:
    "Frequency ratio of Yb and Sr clocks with 5×10-17 uncertainty at 150 seconds averaging time"
    Nat. Photonics. 10, 258-261 (2016).
  3. Kazuhiro Yamanaka, Noriaki Ohmae, Ichiro Ushijima, Masao Takamoto, and Hidetoshi Katori:
    "Frequency Ratio of 199Hg and 87Sr Optical Lattice Clocks beyond the SI Limit"
    Phys. Rev. Lett. 114,230801 (2015).
  4. Ushijima, I., Takamoto, M., Das, M., Ohkubo, T. and Katori, H.:
    "Cryogenic optical lattice clocks"
    Nat. Photonics, doi:410.1038/nphoton.2015.5 (2015).
  5. Hidetoshi Katori:
    "Optical lattice clocks and quantum metrology"
    Nat. Photonics. 5, 203-210 (2011)
  6. Masao Takamoto, Tetsushi Takano, and Hidetoshi Katori:
    "Frequency comparison of optical lattice clocks beyond the Dick limit"
    Nat. Photonics. 5, 288-292 (2011)
  7. M. Takamoto, H. Katori, S. I. Marmo, V. D. Ovsiannikov, and V. G. Pal'chikov:
    "Prospects for Optical Clocks with a Blue-Detuned Lattice"
    Phys. Rev. Lett. 102, 063002 (2009)
  8. Tomoya Akatsuka, Masao Takamoto, and Hidetoshi Katori:
    "Optical lattice clocks with non-interacting bosons and fermions"
    Nat. Phys. 4, 954-959 (2008)
  9. M. Takamoto, F.-L. Hong, R. Higashi, and H. Katori:
    "An optical lattice clock"
    Nature 435, 321-324 (2005)
  10. Hidetoshi Katori, Masao Takamoto, V. G. Pal'chikov, and V. D. Ovsiannikov:
    "Ultrastable Optical Clock with Neutral Atoms in an Engineered Light Shift Trap"
    Phys. Rev. Lett. 91, 173005 (2003)

メンバーリスト

主宰者

香取 秀俊
チームリーダー

メンバー

髙本 将男
専任研究員
大前 宣昭
研究員
山口 敦史
研究員
岡場 翔一
基礎科学特別研究員
HINTON Andrew George
基礎科学特別研究員
五明 明子
客員研究員