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光格子

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1: 2018/03/17(土) 10:27:51.30 ID:CAP_USER
 国立研究開発法人 情報通信研究機構(NICT)は15日、光格子時計に基づく高精度な時刻信号の発生を半年間継続させることに成功したと発表した。

 開発されたのは、ストロンチウム光格子時計と、従来のマイクロ波時計で無人運転可能な水素メーザ原子時計(以下水素メーザ)を組み合わせて時刻信号を発生する、「光・マイクロ波ハイブリッド方式」で、これによって、光格子時計に1秒の基準を求めるかたちとしては世界で初めて時刻系信号を半年間生成することに成功したという。

 1秒の長さは、セシウム原子のマイクロ波遷移の周波数を9,192,631,770Hzとすることで決まり、現在、世界最高精度のセシウム時計は、1秒間を±1.1×10^-16(±1京分の5)秒の精度で実現できる。

 一方、NICTにおいて開発されたストロンチウム光格子時計では、それを超える5×10^-17の精度を保っているが、光時計は装置が複雑で、長期間の無人動作で時刻を示し続けるのは難しいという問題があった。

 そこで今回開発されたハイブリッド方式では、動作が止まらない高い信頼性を持ちつつ、大きなズレは起きない発振器(原振)として水素メーザを利用し、その調整を行なうための基準として光格子時計を利用した。

 光格子時計は週1回、3時間程度運転され、水素メーザの周波数のズレを計測し、過去25日間に計測されたデータをもとに、今後1週間の周波数変化を予測して、それを打ち消す調整をあらかじめ設定することで、1秒の精度が5×10^-16秒以内という安定な時刻信号を生成しているという。

続きはソースで

ストロンチウム光格子時計
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1112/124/20180315-01_l.png
光・マイクロ波ハイブリッド方式の構成図
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1112/124/20180315-04_l.png
ストロンチウム光格子時計による原振水素メーザの周波数測定結果
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1112/124/20180315-06L_m.png
生成した時刻信号の協定世界時に対する時刻差(青)とBIPM地球時に対する時刻差(赤) >>1ナノ秒=1×10-9秒
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1112/124/20180315-07L_m.png

英科学誌「Scientific Reports」
https://www.nature.com/articles/s41598-018-22423-5

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1112124.html
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引用元: 【時計】NICT、光格子時計による高精度な時刻標準の生成に成功[03/16]

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1: 2017/12/27(水) 05:15:47.87 ID:CAP_USER
富田隆文 理学研究科博士課程学生、高橋義朗 同教授、段下一平 基礎物理学研究所助教らの研究グループは、レーザー光を組み合わせて作る光格子に極低温の原子気体(レーザー冷却、蒸発冷却などを施し、真空容器中の気体を絶対温度でナノケルビンの温度にまで液化・固化させることなく冷却させたもの)を導入し、周囲の環境との相互作用によるエネルギーや粒子の出入り(以下、散逸)が量子相転移(圧力や磁場などを変化させた際に量子力学的なゆらぎにより物質の状態が異なる状態へと変わること)に与える影響を観測することに、世界で初めて成功しました。

 本研究成果は、2017年12月23日午前4時に米国の科学誌「Science Advances」に掲載されました。

〈概要〉

 金属の中では、規則的にイオンが配列した結晶構造の中を電子が動き回っています。
電子に代表されるような量子力学に従う粒子が多数集まり互いに相互作用している系を量子多体系といい、
このような系で起こる物理現象を解明することは物質の性質を理解する上で非常に重要です。
また、量子力学に従う物質で構成された系は、散逸の影響で容易にその状態が変わってしまうため、量子多体系に対して散逸がどのような影響を及ぼすかを明らかにすることは、物質中で起こる物理現象の理解や量子技術を用いたデバイスの開発にとって重要です。

 本研究グループは、「モット絶縁体-超流動相転移」と呼ばれる量子相転移に対して、制御性の高い散逸を人工的に導入し、その影響を調べました。

続きはソースで

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/171223_2.html
ダウンロード (2)


引用元: 【京都大学】見られていると絶縁体が安定化する -観測による量子多体状態の制御技術を確立-

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1: 2017/11/24(金) 23:36:03.93 ID:CAP_USER
スカイツリー頂上は地上より時間が速く進むか? 実験へ
11月24日 19時17分

東京スカイツリーの展望台にのぼると地上よりも時間が速く進む。これはアインシュタインの相対性理論から導かれる結論ですが、実際に超高精度の時計を東京スカイツリーに設置して、私たちが暮らす日常の空間で時間の進み方がどのくらい違っているのか調べようという実験を、東京大学などのグループが始めることになりました。
この実験を行うのは、東京大学の香取秀俊教授らの研究グループです。
アインシュタインの一般相対性理論では、時間の流れるスピードは重力の強さによって異なるため、地球の中心から離れれば離れるほど重力が弱まっていき、時間の進み方が速くなることが、理論上わかっています。
しかし、こうした違いは私たちが生活する空間では、ごくわずかなため、実際にその違いを計ることは困難でした。

研究チームは今の1秒の定義を決めている「セシウム原子時計」よりもさらに1000倍精度が高い超高精度の「光格子時計」の開発に成功していて、東京スカイツリーの1階と、450メートルの高さにある展望台の2か所に設置し、時間の進み方の違いを調べることにしています。
光格子時計は、2台をそれぞれ1センチ高さが違う台の上においても時間の流れが違うことを検出できるほどの高い精度です。光格子時計を小型化して、研究室の外の日常生活の場で時間の流れを計るのは初めてで、香取教授は今月、東京スカイツリーを運営する東武タワースカイツリーと実験を行う確認書を交わしました。

続きはソースで

▽引用元:NHK NEWS WEB 11月24日 19時17分
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20171124/k10011234621000.html

▽関連サイト
東京大学 香取研究所
http://www.amo.t.u-tokyo.ac.jp/index.html
ダウンロード


引用元: 【物理】スカイツリー頂上は地上より時間が速く進むか? 実験へ/東京大

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1: 2017/09/08(金) 11:04:34.36 ID:CAP_USER
2017.9.8 07:05
 県科学技術振興財団などは7日、ナノサイエンス・ナノテクノロジー分野で顕著な業績を挙げた研究者をたたえる今年の「江崎玲於奈賞」に、東大大学院工学系研究科物理工学専攻の香取秀俊教授(52)を選んだと発表した。

 香取氏は、現行の原子時計の精度を数百倍から数千倍高めた「光格子時計」を発明し、「秒」の精度を飛躍的に高めた研究が評価された。

続きはソースで

http://www.sankei.com/region/news/170908/rgn1709080005-n1.html?view=pc
©2017 The Sankei Shimbun & SANKEI DIGITAL All rights reserved.
ダウンロード (2)


引用元: 【表彰】 秒の精度、飛躍的向上を評価 江崎玲於奈賞に香取東大大学院教授 茨城[09/08] [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2016/03/03(木) 21:22:31.73 ID:CAP_USER.net
共同発表:異なる原子の光格子時計を短時間で比較することに成功
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160301/index.html


ポイント
異なる原子を用いた光格子時計の高精度比較は「秒」の再定義への重要なステップである。
イッテルビウム原子とストロンチウム原子を用いた光格子時計を比較し、世界最高精度かつ短時間で周波数比を決定することに成功し、時計としての安定性を確認できた。
従来の手法では観測できなかった現象など新しい物理の解明に役立つと期待される。


JST 戦略的創造研究推進事業において、東京大学 大学院工学系研究科の香取 秀俊 教授(理化学研究所 主任研究員)、理化学研究所のNils Nemitz(ニルス・ネミッツ)国際特別研究員らの研究グループは、異なる原子を用いた光格子時計注1)を世界最高精度注2)かつ短い計測時間で比較することに成功しました。

光格子時計は、現状で最も精度よく時間を計測することを可能にする原子時計の一種であり、次世代の時計として世界中で高精度化を目指して開発が進められています。
高い精度で時間を計測できていることを確認するには、同等以上の精度の2台の原子時計で比較することが必要ですが、従来は計測に数カ月もの時間がかかっていました。

本研究グループは、イッテルビウム原子とストロンチウム原子を「魔法波長注3)」で作られた光格子の中に捕獲・計測する光格子時計の手法を使って、計測時間を大幅に短縮して周波数を比較することに成功しました。
この結果、国際単位系の1秒の実現精度をはるかに上回る5x10-17の不確かさで周波数比を決定し、これまでの異なる原子時計比較の精度の最高記録を更新しました。
加えて、光格子時計の安定性をさらに向上させたことにより、これまでの最速計測時間より90倍も速い150秒で2台の時計の比較を実現しました。

このような異種原子時計の超高精度な比較は、物理定数の恒常性の検証を可能にし、素粒子の標準理論注4)を超える新しい物理の解明に役立つと期待されます。

本研究は、内閣府 最先端研究開発支援プログラムおよび文部科学省 先端光量子科学アライアンスにより一部支援を受けて行われました。

本研究成果は、2016年2月29日(英国時間)発行の英国科学誌「Nature Photonics」に掲載されます。

続きはソースで

images (1)
 

引用元: 【計測技術】異なる原子の光格子時計を短時間で比較することに成功 周波数比の高速かつ超精密な測定は新しい物理への窓を開く

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1: 2015/06/01(月) 18:34:04.59 ID:???.net
2015年6月1日ニュース「光格子時計で新成果 水銀でも原子時計上回る精度確認」 | SciencePortal
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/06/20150601_01.html
共同発表:水銀・ストロンチウム光格子時計の高精度直接比較に成功~次世代時間標準に向けて「光格子時計」の優位性を示す~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150527/index.html


http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150527/icons/zu1.gif
図1 光格子の模式図
原子(緑色)が、光の定在波で作られた光格子(茶色)の中に捕獲されている。光格子を「魔法波長」と名づけられた特別なレーザー波長で構成することで、光格子のレーザーが原子の振り子の振動数を変化させないようにし、原子固有の振動数を測定する。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150527/icons/zu2.gif
図2 水銀光格子時計の装置
a.開発した水銀光格子時計。使用する紫外レーザーもすべて同じ光学定盤の上に構築されている。
b.水銀光格子時計の概要。レーザー冷却された水銀原子を光共振器の定在波で構成した光格子内に捕獲し、分光を行う。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150527/icons/zu3.gif
図3 水銀光格子時計とストロンチウム光格子時計とそれらの周波数をつなぐ光周波数コムの関係図
それぞれの時計の周波数の比を測定するための光の周波数のものさしとして、一定周波数間隔の光を持つ光周波数コム(エルビウムファイバコム)を使用する。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150527/icons/zu4.gif
図4 水銀、ストロンチウム光格子時計の周波数比の測定
a.水銀、ストロンチウム光格子時計の周波数比の不確かさを示すアラン標準偏差(赤丸は測定結果、赤線は結果を当てはめた直線)。およそ30分の平均化時間で精度が17桁に達する。
青破線はレーザーの周波数ノイズから予想される理論値。緑点線は量子雑音の制限。
b.各測定ごとの水銀、ストロンチウム光格子時計の周波数比。10回の測定から、周波数比の不確かさが8×10-17(赤点線で示す範囲)であることが実証された。赤実線が測定値の平均値を示す。


次世代の時間標準となる有力候補に挙げられている光格子時計の研究で、新たな成果が香取秀俊(かとり ひでとし)東京大学大学院工学系研究科教授らの研究グループによって生み出された。

光格子時計のアイデア自体の提唱者でもある香取教授らは昨年2月、ストロンチウムの原子を用いて160億年で1秒しか狂わない光格子時計をつくった、と発表している。10のマイナス18乗の精度に相当することから、18桁の時計を実現した、とも表現された。現在、時間の単位である「秒」を定義しているのは、英国のルイ・エッセンが発明したセシウム原子時計で、精度は15桁(3,000万年に1秒のずれ)だ。

水銀の原子を用い17桁の精度の光格子時計を作ったのが、今回の成果。セシウム原子時計より2桁上回り、これまで実現していた水銀光格子時計に比べても80倍という精度に相当する。

続きはソースで

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引用元: 【技術/物理学】水銀・ストロンチウム光格子時計の高精度直接比較に成功 JST・東大・理研

水銀・ストロンチウム光格子時計の高精度直接比較に成功 JST・東大・理研の続きを読む
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