福原 武
量子多体ダイナミクス研究チーム チームリーダー
研究概要
当研究ユニットでは、極低温原子気体を用い、量子多体系の非平衡ダイナミクスの研究に取り組みます。極低温原子実験の特徴として、システムがシンプルであることとパラメーターや次元を容易に制御できることが挙げられます。特に、量子気体を光で作られた周期的なポテンシャル（光格子）中に導入した系は、強相関物理において重要なモデルを形成し、また量子情報処理の基盤としても役に立ちます。この系を用い、実時間・実空間でダイナミクスを測定し理解を深めるとともに、ダイナミクス制御の検証実験を行っていきます。
主な研究テーマ
・光格子中の量子気体を用いた非平衡ダイナミクスの研究
・三角光格子系を用いたフラストレート量子磁性の研究
・機械学習を用いた冷却原子実験の自動
代表的な研究成果
・“Single-site-resolved imaging of ultracold atoms in a triangular optical lattice”
Ryuta Yamamoto, Hideki Ozawa, David Can Nak, Ippei Nakamura, and Takeshi Fukuhara
New Journal of Physics 22, 123028 (2020).
・“Non-standard trajectories found by machine learning for evaporative cooling of 87Rb atoms”
Ippei Nakamura, Atsunori Kanemura, Takumi Nakaso, Ryuta Yamamoto, and Takeshi Fukuhara
Optics Express 27, 20435-20443 (2019).
・“Spatially Resolved Detection of a Spin-Entanglement Wave in a Bose-Hubbard Chain”
Takeshi Fukuhara, Sebastian Hild, Johannes Zeiher, Peter Schauß, Immanuel Bloch, Manuel
Endres, and Christian Gross
Physical Review Letters 115, 035302 (2015).
RIKEN RESEARCH （ https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/rr/8116/ ）
・“Microscopic observation of magnon bound states and their dynamics”
Takeshi Fukuhara, Peter Schauß, Manuel Endres, Sebastian Hild, Marc Cheneau, Immanuel
Bloch, and Christian Gross
Nature 502, 76-79 (2013).
・“Quantum dynamics of a mobile spin impurity”
Takeshi Fukuhara, Adrian Kantian, Manuel Endres, Marc Cheneau, Peter Schauß, Sebastian Hild,
David Bellem, Ulrich Schollwöck, Thierry Giamarchi, Christian Gross, Immanuel Bloch, and
Stefan Kuhr
Nature Physics 9, 235-241 (2013).
三角光格子中の極低温原子気体を単一原子レベルで観測。
ベイズ最適化法によって得られた蒸発冷却の軌跡（異なる色は異なるランダム探索を基にした結果）。点線は人手によって得られたもの。