強レーザパルスを用いた量子状態の超高速高効率操作に成功

December, 4, 2015, 名古屋--名古屋大学、理研などの研究チームは、台湾Fu-JenCatholic大学と共向で，超高速2光子ラピ振動の観測に成功した。
　レーザ光のようなコヒーレントな光を物質に照射すると，量子状態の「重ね合わせ」が生じ，これを利用して2つの状態間を100%に近い効率で極めて高速に行き来させることができる。これはラピ(Rabi)振動と呼ばれる現象で，基礎的な物理過程であると同時に化学反応の制御や量子コンピュータなどの量子操作技術の基幹をなす過程。様々な応用に向けてこの光技術は1光子から多光子過程へ拡張されているが，これまでのところ最も単純な2光子過程の場合でさえ，その状態操作には最短でもピコ秒程度の時間を要していた。物質の状態を自在に操るには，より強い光を用いてこれをさらに高速化する必要がある。一方で，光が強くなると状態そのものの変化や，イオン化などの競合する他の非線形現象が顕著となり，ラピ振動を保つことが難しくなる。
　今回研究グループは，極紫外自由電子レーザと近赤外域の高強度フェムト秒レーザを用い，強レーザ場における共鳴現象を利用することで2光子吸収による物質状態操作をこれまでに比べて3桁近くも速い50兆分の1秒程度の極めて短い時間内で行うことに成功した。この成果は，今後，化学反応制御や室温における量子コンピュータの量子状態操作などの基盤技僑として役立つことが期待される。
　研究チームのメンバーは、名古屋大学大学院理学研究科の伏谷瑞穂講師，菱川明栄教授，電気通信大学の森下亨准教授，富山大学の彦坂泰正教接，理化学研究所と高輝度光科学研実センター。
(詳細は、www.nagoya-u.ac.jp)