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2014年4月3日

独立行政法人 情報通信研究機構 (NICT)

革新的な量子通信を実現する超広帯域スクィーズド光源と検出技術を開発

【ポイント】
■量子通信の実現に不可欠な超広帯域スクィーズド光源と光子数識別技術を開発
■光ファイバー通信波長帯で従来の10倍以上の広帯域のスクィーズド光の生成と検出に成功
■既存の光ファイバーインフラを用いた量子情報通信技術の実用化に向けた研究開発を加速

　独立行政法人 情報通信研究機構（以下「NICT」、理事長: 坂内 正夫）は、独立行政法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」、理事長：中鉢 良治）、上智大学および学習院大学と共同で、光ファイバー通信波長帯における超広帯域のスクィーズド光源とスクィーズド光を高精度に検出する光子数識別技術の開発に成功しました。スクィーズド光はレーザー光よりも雑音が小さく、現在の1,000倍以上の大容量通信を実現する量子情報通信や光計測の飛躍的な高精度化に不可欠な光源として研究開発が進められており、今回の成果により、これら技術の実用化に向けた研究開発が加速されるものと期待されます。
　なお、本成果は、英国科学誌「Scientific Reports」（Nature Publishing Group）（電子版:英国時間 4月3日（木）午前10：00）に掲載されます。
*本研究の一部は、内閣府最先端研究開発支援プログラム（FIRSTプログラム）「量子情報処理プロジェクト」の支援を受けて行ったものです。

【背景】
　近赤外領域から光通信波長帯に至る広い波長範囲をカバーする光源は、大容量光通信や光コヒーレンストモグラフィ、分光計測、センシングなどのさまざまな分野で活用され、現在では、1,000 nm以上におよぶ波長範囲の光源が開発されています。スクィーズド光はレーザー光よりも雑音が小さいため、通信容量の革新的な大容量化を実現する量子情報通信や光計測の飛躍的な精度向上を実現するための光源としてその実用化が期待されています。しかし、スクィーズド光を広い波長帯域で生成し、かつその光子数を正確に計測するのは難しく、特に光ファイバー通信波長帯ではこれまで実現できていませんでした。

【今回の成果】
　今回、従来の10倍以上の波長幅110 nm（周波数幅では13.4THz）のスクィーズド光を光ファイバー通信帯域で生成できる超広帯域のスクィーズド光源と、スクィーズド光を超高感度で検出できる超伝導転移端センサーを用いた光子数識別技術の開発に成功しました。また、これにより、世界で初めてスクィーズド光の光子が偶数個の光子から構成されるという特殊な性質（偶数光子性）を直接観測することに成功しました。
これまでのスクィーズド光の観測波長帯域は10 nm以下であり、それを一気に１0倍以上に広げたことにより、波長多重による量子通信の大容量化の実現可能性を実証しました。また、光ファイバー通信波長帯という重要な波長帯で実現したことにより、安価で高性能の光部品との組み合わせが可能となり、実験室レベルにとどまっていた研究開発を光ファイバーテストベッド上での実証的開発に移行させていくことが可能となりました。これにより、量子技術による大容量光通信や超高精度光計測の実現に向けた研究開発の加速化が期待されます。

【今後の展望】
　今後は、スクィーズド光源と光子数識別技術の性能をさらに改善しながら、光計測の高精度化に取り組むとともに、光ファイバーネットワークのノード処理に導入することで光通信の低電力・大容量化を実現するための研究開発を進めていきます。