福原研究室

About研究室について

量子多体系を、単一原子レベルで操る。

福原研究室は、レーザーで極低温まで冷やした原子を使い、たくさんの粒子が集まった量子多体系のふるまいを実験で調べています。
粒子が集まると、粒子どうしの相互作用や量子統計の性質からさまざまな現象が現れる一方で、問題を解くのは一般に難しくなります。
冷却原子はとてもシンプルな物理モデルで書け、条件を細かく変えられるので、量子多体系を調べるよい舞台になります。
量子多体系に対する究極的な制御を実現して理解を深め、その応用へ結びつけることを目標にしています。

Research研究テーマ

冷却原子を用いた究極的な量子制御技術を開発し、新たな量子多体研究を切り拓いていきます。量子多体系の理解は、素粒子物理から物性物理、宇宙物理まで幅広い現象にかかわる課題で、この研究室は主に実験からそこに挑みます。

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冷却原子と量子気体↗

適切に調整したレーザー光を当てて原子気体をマイクロケルビン台まで冷やし、さらに蒸発冷却でナノケルビン台まで下げます。ボース統計に従う原子集団ではボース・アインシュタイン凝縮が起こり、すべての原子が一つの波のようにふるまって超流動性を示します。

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光格子による量子シミュレーション↗

量子気体を、光でつくった周期的な構造（光格子）に入れると、結晶格子の中の電子とよく似たシステムができます。この対応を使って固体物質のシミュレーションを行い、条件を変えたときにどんな量子相や量子現象が現れるかを調べます。

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量子気体顕微鏡↗

量子気体を単一原子のレベルで測定し、操作する技術です。これまで見るのが難しかった物性物理のミクロな情報や量子相関に手が届き、測定にもとづく操作によって量子多体系で「マクスウェルの悪魔」を実現できないかと考えています。

Voices先輩の声

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