2010年09月14日

物理:ボーズ・アインシュタイントラップ

これまでの実験では、量子原子気体とトラップされた単一イオンでは別々に扱われてきました。

今回、英国キャベンディッシュ研究所のチームが、中性原子のボーズ・アインシュタイン凝縮体とトラップされた原子イオンからなるハイブリッド量子系の形で、この 2 つを組み合わせました。

彼らは、この 2 つの系の独立制御を実現し、その基礎的な相互作用過程を調べて、凝縮体による単一イオンの共同冷却を観測しました。

今回の結果から、量子コンピューターの連続冷却や、ハイブリッド量子系における量子もつれの探索などの研究が可能になるかもしれません。


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nature 464,317-456 18 March 2010 Issue no.7287
Letter p.388 / A trapped single ion inside a Bose-Einstein condensate / C Zipkes et al.(University of Cambridge)

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2010年05月30日

物理:磁場を模倣する

原子ボーズ・アインシュタイン凝縮体(BEC)は、超伝導のような複雑な系で起こる多体現象の研究に使うことができます。

しかし、多くの興味ある現象は磁場中の荷電粒子の場合に起こり、 BEC は中性であります。

この欠点は、中性系を回転させて合成磁場を作り出せれば回避できますが、このような磁場は強度に限界があります。


Lin たちは、超冷中性原子に対して、回転法の制限を受けずに磁場を光学的に合成する方法を報告しています。

この方法は、量子ホール領域に到達するのに必要な強力な磁場を発生させることができ、トポロジカル量子計算の研究が可能になると思われます。


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nature 462,535-688 3 December 2009 Issue no.7273
Letter p.628 / Synthetic magnetic fields for ultracold neutral atoms / T-J Lin et al. (National Institute of Standards and Technology, and University of Maryland)
News and Vews p.584 / Atomic Physics : Neutral atoms put in charge / Martin Zwierlein


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2010年03月21日

工学:シリコンベースのスピントロニクス

スピントロニクスでは、従来型エレクトロニクスの基本単位である電子電荷に代わって、電子スピンの自由度が、将来のスピンベースの電子データ記憶やコンピューティング技術における情報担体として使われます。

現在のエレクトロニクスではシリコンが普及しているので、シリコンベースのスピントロニクスデバイスを実現しようという努力がなされてきました。

しかし、これまでのところ、そのようなデバイスで電荷キャリアのスピン制御に成功したのは低温の場合のみであり、しかも1種類のキャリア(電子)のみに限られていたため、スピントロニクスの技術的可能性が制限されていました。

今回、トゥエンテ大学(オランダ)の研究チームは、シリコンベースの三次元デバイスを製作し、電子と「正孔」(電子の抜けた孔で正電荷をもつ)の両方のスピン偏極を温室で注入して操作し、検出することに成功しました。


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nature 462,386-534 26 November 2009 Issue no.7272
Letter p.491 / Electrical creation of spin polarization in silicon at room temperature / S P Dash et al. (University of Twente)
News and Views p.419 / Solid-State physics :Silicon spintronics warms up / Micharl E. Flatte

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2010年03月03日

工学:光と音を操る

フォトニック結晶では、材料の屈折率の空間的な周期変化を使って、光の特性が制御されます。

これに対して、フォノニック結晶では、制御されるのは機械的振動であります。


今回 Eichenfield たちは、両者の特性を兼ね備えた人工材料を組み込んだ、シリコンチップに基づくデバイスを作成しています。

得られた「オプトメカニカル結晶」は、フォトンとフォノンの強い結合によって、微小空間の中で光と機械的振動の両方を制御することが可能で、その結果として光―物質相互作用が増強されます。


オプトメカニカル結晶を用いたデバイスの応用としては、フォトニクス機器やエレクトロニクス機器における信号処理や、生体分子のような微小質量に対する高空間分解能を備えた高感度検出器が考えられます。


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nature 462,1-126 5 November 2009 Issue no.7269
Letter p.78 / Optomechanical crystals / M Eichenfield et al. (California Institute of technology)

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2010年02月25日

物理:量子気体の内部を見る

量子系についての微視的研究と巨視的研究の間のギャップを埋める、新しい量子気体顕微鏡が開発されました。

この量子気体顕微鏡は、高分解能の光画像化法を使って、ホログラフィーによって生成された光格子に保存された単一原子を検出します。

原子感覚がたった 460 ナノメートルの光格子に閉じ込められた単一ビジウム原子を画像化することで、この方法がもつ能力が実証されました。

この方法によって、凝縮物質系の量子シミュレーションが容易となり、極低温原子を使った大規模量子情報系のアドレス指定と読み出しへの応用が可能になるだろう、と考えられています。


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nature 462,1-126 5 November 2009 Issue no.7269
Letter p.74 / A quantum gas microscope for detecting single atoms in a Hubbard-regime optical lattice / W S Bakr et al. (Harvard University)


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2009年12月07日

物理:アト秒の世界を見る

強いレーザー場中で起こる電子とその親分子イオンとの再結合によって生じる高次高周波放射光からは、再結合が起こっている系の構造と動力学のスナップショットが得られます。

今回、CO2 分子を使った実験で、高次高周波干渉法により高周波放射の位相と振幅を測定することで、こうした構造の情報や動的な情報を取り出せることが示されました。

その結果得られた、この過程にかかわる複数の分子軌道の「指紋」を使って、イオン化時の電子再配置の動力学など、その基盤になっているアト秒の多電子動力学を解明できます。

この系から放射される光には、移動する電子の画像が含まれ、これを加工して動画にすることができます。

高次高周波干渉法が、再結合電子のド・ブロイ波長に起因するオングストローム以下の空間分解能と、再結合現象の時間スケールに起因するアト秒の時間分解能で、多電子動力学を解像する有効な方法であることが、この発見によって確かめられました。


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nature 460,925-1050 20 August 2009 Issue no.7258
Article p.972 / High harmonic interferometry of multi-electron dynamics in molecules / O Smirnova et al. (カナダ国家研究会議およびマックス・ボルン研究所)
news and views p.960 / Chemical Physics : Electronic movies / Marc Vrakking


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2009年12月02日

材料化学:どんどん薄くなる触媒

薄ければ薄いほどよいというのは、少なくとも、ゼオライトとして知られる工業で有用な触媒の場合には当たっています。

溶液からゼオライトの単分子層を作る技術は、実際的な多数の応用へつながる道を開くといいます。


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nature 461,135-304 10 September 2009 Issue no.7261
news and views p.182 / Materials Chemistey : Catalysts made thnner / Avelino Corma
Letter p.246 / Stable single-unit-cell nanosheets of zeolite MFI as active and long-lived catalysts / M Choi et al. (KAIST)
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2009年11月30日

ナノテクノロジー:静かなデータ掘り起こし

未知のデータ保存方法は、多数の小型シリコンチップの「書き込み―読み出し」機能に依存します。

動的超潤滑性という概念から、能力を低下させると考えられる磨耗を避ける方法が考えられました。


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nature 461,135-304 10 September 2009 Issue no.7261
news and views p.178 / Nanotechnorogy : A gentle jackhammer / Enrico Gnecco
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2009年11月29日

量子情報科学: Optical slice and dice

量子コンピューターと情報ネットワークには、電子計算機のランダムアクセスメモリーのように、データの蓄積と呼び出しができるメモリーが必要になると考えられています。

この目的のため、オーストラリア国立大学を中心とした研究チームが、保存した光量子情報にランダムアクセスできる、新しい形の光メモリーを作成する方法を開発しました。


複数の光パルスは、ルビジウム原子を使ったコヒーレント光メモリーに蓄積されます。

パルスは任意に呼び出し分割でき、時間的に圧縮したり、引き伸ばしたりすることも可能です。


実験ではこれまで古典光パルスが使われてきましたが、この技術は量子情報用のランダム時間アクセスメモリーの構築に応用できると考えられています。



### see dada / data bace ###
nature 461,135-304 10 September 2009 Isse no 7261
Letter p241 / Coherent optical pulse sequencer for quantum applications / M Hosseini et al.
量子情報科学:量子応用に使われるコヒーレント光パルス列

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2009年11月22日

量子情報科学:量子応用に使われるコヒーレント光パルス列

光学素子の帯域幅と汎用性は、情報技術システムと通信ネットワークに改革をもたらしました。

光コヒーレンスを保つ光場の高密度での任意の制御は、提案されている多数のフォトニック技術の重要な必要条件です。

量子情報への応用では、光の任意の量子情報を保存し、オンデマンドに取り寄せる素子が理想的な量子光メモリーになるだろうと考えられています。


最近、電磁誘導透過、フォントンエコー分光法、非共鳴ラマン分光法などの原子量子メモリーの実現で大きな進歩が見られました。

単一光子と強い光それぞれの量子状態の保存はいずれも実証に成功しています。

本論文では、制御された可逆な不均一広がりを通して起こしたフォントンエコーを利用するコヒーレント光メモリーが紹介されています。


### see dada / data bace ###
nature 461,135-304 10 September 2009 Isse no 7261
Letter p241 / Coherent optical pulse sequencer for quantum applications / M Hosseini et al.

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