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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

チームディレクター 香取 秀俊（D.Eng.）

研究概要

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。

当チームは、極低温原子と光の量子制御技術を基盤として、従来のセシウム原子時計を大きく凌駕する精度をもつ光格子時計の研究開発を推進しています。 近年は、光格子時計の小型可搬化や連続運転化を進めるとともに、アトムチップを用いた小型・集積化、さらに原子核遷移を利用した次世代「原子核時計」の基礎研究を展開しています。

これらの研究を通じて、量子制御技術の限界を拡張し、相対論的な時空間を利用する新しい計測科学「時空間エンジニアリング」の創出を目指しています。

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. Takamoto, M., Ushijima, I., Ohmae, N., Yahagi, T., Kokado, K., Shinkai, H., and Katori, H.:
    "Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks"
    Nat. Photon. 14, 411-415 (2020).
  • 2. Yamaguchi, A., Safronova, M. S., Gibble, K., and Katori, H.:
    "Narrow-line Cooling and Determination of the Magic Wavelength of Cd"
    Phys. Rev. Lett. 123, 113201 (2019).
  • 3. Ushijima, I., Takamoto, M., and Katori, H.:
    "Operational magic intensity for Sr optical lattice clocks"
    Phys. Rev. Lett. 121, 263202 (2018).
  • 4. Akatsuka, T., Takahashi, T., and Katori, H.:
    "Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength"
    Appl. Phys. Exp. 10, 112501 (2017)
  • 5. Ohmae, N., Kuse, N., Fermann, M. E., and Katori, H.:
    "All-polarization-maintaining, single-port Er:fiber comb for high-stability comparison of optical lattice clocks"
    Appl. Phys. Exp. 10, 062503 (2017).
  • 6. Takano T., Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N., Akatsuka T., Yamaguchi A., Kuroishi Y., Munekane H., Miyahara B., and Katori H.:
    "Geopotential measurements with synchronously linked optical lattice clocks"
    Nat. Photon. 10, 662 (2016)
  • 7. Nemitz N., Ohkubo T., Takamoto M., Ushijima I., Das M., Ohmae N., and Katori H.:
    "Frequency ratio of Yb and Sr clocks with 5x10-17 uncertainty at 150 seconds averaging time"
    Nat. Photon. 10, 258-261(2016).
  • 8. Yamanaka K., Ohmae N, Ushijima I., Takamoto M, and Katori H.:
    "Frequency Ratio of 199 Hg and 87Sr Optical Lattice Clocks beyond the SI Limit"
    Phys. Rev. Lett. 114, 230801(2015).
  • 9. Katori, H., Ovsiannikov, V. D., Marmo, S. I., and Palchikov, V. G.:
    "Strategies for reducing the light shift in atomic clocks,"
    Phys. Rev. A 91, 052503 (2015).
  • 10. Ushijima I., Takamoto M., Das M., Ohkubo T. and Katori H.:
    "Cryogenic Optical Lattice Clocks"
    Nat. photon. 9, 185-189 (2015).

研究成果（プレスリリース）

関連リンク

メンバーリスト

主宰者

香取 秀俊
チームディレクター

メンバー

髙本 将男
専任研究員
山口 敦史
専任研究員
伊藤 伸史
テクニカルスタッフⅡ

採用情報

募集職種 応募締切
研究員、特別研究員募集（25-1801） ポストが決まり次第

お問い合わせ先

〒351-0198 埼玉県和光市広沢2-1
研究交流棟 W421
Email: hkatori@riken.jp

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