学生の皆さまへ

FOR UNDERGRADUATE

“レーザー冷却”
“量子光学”って、
どんな研究分野?

最先端の光および量子制御技術を駆使して、原子や光を究極的に量子のレベルでコントロールして、全く新しい光や物質の量子状態を生成し研究する分野です。
また、基礎物理などの精密測定に応用されて、威力を発揮している、という非常に魅力的な分野です。また、理論研究と実験研究が、非常に密接に関連しながら、研究分野が進展していきます。私たちの研究室は実験的手法を中心に研究していますが、理論も勉強・研究しながら、実験を進めていく、というスタンスで取り組んでいます。

その他

Else

よくある質問

FAQ

本研究分野では、最先端の光および量子制御技術を駆使し、レーザー光を用いて原子を量子レベルで制御します。
この技術は、基礎物理における精密測定や量子情報処理(量子多体系のシミュレーション、量子計算など)にも応用され、幅広い関心を呼ぶ魅力的な研究領域となっています。

量子光学の分野では理論研究と実験研究が極めて密接に連携しながら進展しています。
私たちの研究室は実験的手法を中心に研究を進めていますが、理論も積極的に学びつつ研究に取り組むというスタンスで活動しています。

何と言っても、量子力学です。
特に、(どうやって、固有値を求めるかとかの、量子「力学」の計算手法というより)「観測」「量子ゆらぎ」など 量子「論」の根本が密接に関係してきます。
私たちの分野の量子論の教科書として、次の二つの名著:

量子力学をひととおり勉強したあとに、この分野をもっと知りたい場合には、以下の教科書が参考になります

他の大学からもたくさんの学生さんが本研究室に入ってきています。
興味とやる気のある方は是非受験してください。
過去には、京都大学工学部、神戸大学、早稲田大学、大阪大学、近畿大学などからの入学者がありました。
本学および他大学からの博士後期課程への編入、また理論研究室からの編入も大歓迎です。
実際、京都大学工学研究科から博士課程に編入してもらった実績があります。

博士課程修了後の進路として、国内では、京都大学、東京大学、富山大学、大阪大学、早稲田大学、中央大学、岡山大学、日立製作所、理研などが挙げられます。
海外では、マックスプランク研究所、ドイツ標準研究所、米国国立標準技術研究所、など海外で活躍している人もたくさんいます。
また当研究室で博士研究員をしていた人の進路は、岡山大学、東京大学、中央大学、日本大学、大阪大学などで、広く活躍しています。
修士課程修了後の進路は、国内のメーカーが中心です。

例年、3〜5名のM1が研究室に加わります。興味のある方は是非研究室見学にいらしてください。

最近の実績として、博士課程に進学した人で、希望した人のほとんどが採用されています。
このことからも、日本学術振興会がこの分野を特に重視していることの表れだといえます。

光および量子関係の大型プロジェクト
(科学技術振興機構のCRESTプロジェクト「量⼦・古典の異分野融合による共創型フロンティアの開拓」、内閣府のムーンショットプログラム「2050 年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用 量子コンピュータを実現」、科学技術振興機構のQ-LEAP : 光・量子飛躍フラッグシッププログラム、科学技術振興機構のASPIRE先端国際共同研究推進事業「ASPIRE Neutral-atom QC」などが2025年現在進行中です。

多くの交流を積極的に進めています。
海外の理論研究者とは常日頃からメールで研究の議論をしています。
また、海外からの教授、大学院生を数か月受け入れて共同研究を行うことも積極的に進めています。
(実績:アメリカ(ハーバード大学ジョンドイル教授)、ドイツ、フランス、ポ―ランド)
また、過去にはハーバード大学の学部学生を受けいれて課題研究Q6のメンバーと一緒に教育・研究に参加してもらい、逆に一部Q6メンバーもハーバード大学に行って研究を行いました。
短期間の海外からの訪問者は数えきれないほど頻繁に研究室を訪問しています。

研究内容

RESEARCH

01

QUANTUM SIMULATION

量子シミュレーション

光格子中に導入した超低温原子の系は、その優れた操作性のため、強相関量子多体系の理想的な量子シミュレーターとみなされています。当研究室ではイッテルビウム原子を用いて、これまでSU(N)ハバードモデルや混合系、非平衡量子ダイナミクス、制御された散逸による開放量子系の研究、量子気体顕微鏡の開発、などに取り組んできましたが、今後もその特徴を最大限に生かした様々な研究に取り組んでいきます。

02

PRECISION MEASUREMENT

量子精密測定

標準模型を超える新物理に敏感なイッテルビウム原子の特徴を生かして、光格子や光ピンセットアレーにトラップされた超低温のイッテルビウム原子の精密分光を通して、新物理の探索をしています。たとえば、精密同位体シフト測定による新粒子探索、ローレンツ不変性の検証、磁気四重極モーメントの探索やリドベルグ原子を用いたダークマター探索などに取り組んでいます。

03

QUANTUM COMPUTATION

量子コンピュータ

極低温イッテルビウム原子を用いた量子コンピュータの実現を目指しています。光ピンセットアレイ技術により原子を1つずつ捕獲・配列し、その量子状態を精密に操作することで高忠実度な量子ゲートの実現を目指します。極低温のイッテルビウム原子の系は長いコヒーレンス時間と高い制御性を兼ね備え、誤り耐性量子計算機を実現するうえで理想的な系です。