東京大学は，中空フォトニック結晶ファイバ（中空ファイバ）中でストロンチウム原子の高精度分光に成功した（ニュースリリース）。これは光格子時計を始めとする量子計測装置の小型化に向けた，新たな基盤技術となる重要な成果となるもの。

現在，光格子時計は，次世代の「秒の定義」の有力候補として研究されているが，実用化のためには，小型化・可搬化が不可欠。今回の成果では，中空ファイバの中にレーザ冷却されたストロンチウム原子を閉じ込め，高精度な分光に成功した。

中空ファイバの中で魔法波長の光格子を形成し，原子をファイバの中心に等間隔で並べることで，原子とファイバ壁や，原子どうしで起きる相互作用，光格子による原子の周波数シフトなどの外部影響を除去し，原子の自然幅のスペクトルに迫る分光計測を実現した。これは，従来ファイバ中で観測された最も狭いスペクトル線幅をさらに1/1,000近く低減する成果。

分光測定など，量子計測における雑音の低減のためには，観測する原子数の増大が重要。一方で，原子間の相互作用を防ぐためには光格子を作り，個々の原子を隔離する必要がある。1次元の光格子では，波長の半分の間隔で原子が並ぶため，観測可能な原子数は1次元光格子の全長に比例して増大する。自由空間中では光の回折によって全長が制限されるが，光ファイバ中では任意の長さに延伸できる。

今回，実証した実験系では，原子間相互作用を低減し，かつ原子の光学的な密度を増大することが可能。この技術は，光格子時計の小型化に不可欠な上，量子計測の高精度化に広く応用できる。光格子時計が小型化し，持ち運べるようになれば，特殊相対論による重力の差による時間の遅れを測って地下資源を探索するなど，時を測るだけに留まらない広範な応用が期待される。