原子を使って加速度を 3 次元で測定する新しい量子ナビゲーションデバイス (New quantum navigation device uses atoms to measure acceleration in 3D)

2025-06-11 アメリカ合衆国・コロラド大学ボールダー校(CU Boulder)

コロラド大学ボルダー校の研究チームは、超低温原子を用いた原子干渉計により、世界で初めて3次元加速度を同時に測定できる量子ナビゲーション装置を開発しました。従来の原子干渉計は一方向のみの測定しかできず、3D計測は困難と考えられていましたが、本研究では光格子中の原子の干渉を利用することで、多方向の加速度変化を検出可能としました。この技術は、潜水艦や宇宙船、自動車など、GPSが利用できない環境下での高精度な航法を実現する次世代技術として期待されています。研究成果は Science Advances に「Vector atom accelerometry in an optical lattice」という論文タイトルで掲載されました。

<関連情報>

光格子におけるベクトル原子加速度計測 Vector atom accelerometry in an optical lattice

Catie LeDesma, Kendall Mehling, and Murray Holland
Science Advances  Published:4 Jun 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adt7480

原子を使って加速度を 3 次元で測定する新しい量子ナビゲーションデバイス (New quantum navigation device uses atoms to measure acceleration in 3D)

Abstract

Two kinds of multidimensional atom interferometers are demonstrated that are capable of measuring both the magnitude and direction of applied inertial forces. These interferometers, built from ultracold Bose-Einstein condensed rubidium atoms, use an original design that operates entirely within the Bloch bands of an optical lattice. Through time-dependent lattice position control, we realize Bloch oscillations in two dimensions and a vector atomic Michelson interferometer. Fits to the observed Bloch oscillations demonstrate the measurement of an applied acceleration of 2g along two axes, where g is Earth’s gravitational acceleration. For the Michelson interferometer, we perform Bayesian inferencing from a 49-channel output by repeating experiments for two-axis accelerations and demonstrate vector parameter estimation. Accelerations can be measured from single experimental runs and do not require repeated shots to construct a fringe. The performance of our device is near the quantum limit for the interferometer size and quantum detection efficiency of the atoms.

0110情報・精密機器
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました