香取量子計測研究室

原子スペクトル計測の極限的精度の追求は、量子力学の誕生や現代物理学の発展に大きく貢献してきました。この成果として実現される高精度原子時計は、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となっています。我々は2001年に新たな原子時計手法「光格子時計」の概念を提案しました。これが実現すれば、原理的には1秒の計測時間で18桁の精度で時間計測が可能になります。このような人類未踏の領域での高精度周波数比較をツールとして、基礎物理定数の恒常性の検証、相対論的な時空の歪みを測地学への応用する相対論的測地学など、最先端の時間計測に基づく基礎物理の探究とその工学的応用を目指します。これと並行して、「光格子時計」をプラットフォームとした、量子フィードバック手法の検討や量子シュミレータ・コンピュータの研究、また、固体原子デバイス（アトムチップ）の開発など、極低温原子を用いる量子情報技術、量子計測の研究を展開します。

研究テーマ

• 超高精度・光格子時計の開発
• 高精度原子時計の比較による物理定数の恒常性の探索
• 極低温中性原子を用いた量子情報処理技術の研究

主要論文

1. Takamoto, M., Takano, T. & Katori , H.:
   "Frequency comparison of optical lattice clocks beyond the Dick limit"
   Nature Photon. 5, 288-292 (2011)
2. Katori, H.:
   "Optical lattice clocks and quantum metrology"
   Nature Photon. 5, 203-210 (2011)
3. Katori, H., Hashiguchi, K., Il'inova, E.Y., & Ovsiannikov, V.D.:
   "Magic Wavelength to Make Optical Lattice Clocks Insensitive to Atomic Motion"
   Phys. Rev. Lett. 103, 153004 (2009)
4. Takamoto, M., Katori, H., Marmo, S.I., Ovsiannikov, V.D., & Pal'chikov, V.G.:
   "Prospects for Optical Clocks with a Blue-Detuned Lattice"
   Phys. Rev. Lett. 102, 063002 (2009)
5. Akatsuka, T., Takamoto, M., & Katori, H.:
   "Optical lattice clocks with non-interacting bosons and fermions"
   Nature Phys. 4, 954-959 (2008)
6. Hachisu, H., Miyagishi, K., Porsev, S.G., Derevianko, A., Ovsiannikov, V.D., Pal'chikov, V.G., Takamoto, M., & Katori, H.:
   "Trapping of Neutral Mercury Atoms and Prospects for Optical Lattice Clocks"
   Phys. Rev. Lett. 100, 053001 (2008)
7. Takamoto, M., Hong, F.L., Higashi, R., Fujii, Y., Imae, M., & Katori, H.:
   "Improved frequency measurement of a one-dimensional optical lattice clock with a spin-polarized fermionic 87Sr isotope."
   J. Phys. Soc. Jpn. 75, 104302 (2006)
8. Kishimoto, T., Hachisu, H., Fujiki, J., Nagato, K., Yasuda, M., & Katori, H.:
   "Electrodynamic trapping of spinless neutral atoms with an atom chip"
   Phys. Rev. Lett. 96, 123001 (2006)
9. Takamoto, M., Hong, F.L., Higashi, R., & Katori, H.:
   "An optical lattice clock"
   Nature 435, 321-324 (2005)
10. Katori, H., Takamoto, M., Pal'chikov, V.G., & Ovsiannikov, V.D.:
    "Ultrastable optical clock with neutral atoms in an engineered light shift trap"
    Phys. Rev. Lett. 91, 173005 (2003)