イオントラップを用いた大規模な量子コンピューティングにおいては、量子ビット数の拡張を行うために独立したトラップモジュール間を接続することが重要となります。そのためにはイオンを異なる量子系と結合させる技術を確立する必要があります。本研究テーマでは単一イオンと中性原子のハイブリッドトラップを開発し、イオン・原子間の量子インターフェースの開発を行います。中性原子はイオントラップデバイスや光共振器との高い親和性を示すため、トラップモジュール間のつなぎ役として活用することが可能となります。それにより、より効率的なイオン量子ビット数の拡張が行えるものと期待されます。

これと並行して、中性原子（ストロンチウム原子）の捕獲と冷却のための真空装置の設計を進めました。原子のトラッピングでは、原子オーブンにて気化された中性原子がゼーマン減速器にて予備的にレーザー冷却されます。その後、原子トラップチャンバーに到達した低速の原子は磁気光学トラップ（磁場とレーザー光による閉じ込め/冷却を行う装置）においてミリケルビンオーダー以下の極低温領域にまで冷却することができます。本研究テーマでは原子やイオンをレーザー励起によりリドベルグ状態へと準備することでイオン・原子間の量子インターフェーシングを行いますが、今回の設計ではリドベルグ状態へと励起された原子を高効率で検出するためのイオン化電極とマイクロチャンネルプレートを組み込みました。これらの電極はトラップ中心付近での余剰電場の補正にも利用することができ、外部電場に敏感なリドベルグ原子を安定的にトラップすることが可能となります。現在は準備されたトラップ装置とレーザー冷却のための光源システムを用いて、イオンや原子のトラッピング実験に取り組んでいます。