情報通信研究機構(NICT)は4月3日、産業技術総合研究所(産総研)、上智大学、学習院大学と共同で、光ファイバ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を開発したと発表した。

詳細は、英国科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

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、センシングなどの様々な分野で活用され、現在では、1000nm以上におよぶ波長範囲の光源が開発されている。スクィーズド光は、レーザ光よりも雑音が小さいため、現在の1000倍以上の通信容量を実現する量子情報通信や、光計測の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る。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、特に光ファイバ通信波長帯ではこれまで実現できていなかった。

今回、これまで10nm以下だったスクィーズド光の観測波長帯域を、10倍以上の波長幅110nm(周波数幅では13.4THz)まで広げた超広帯域のスクィーズド光源、および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を用いた光子数識別技術の開発に成功した。また、これにより、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たという。

これにより、波長多重による量子通信の大容量化が実現できる可能性を実証した。また、光ファイバ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テストベッド上での実証を前提とした開発に移行させていくことが可能となった。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るとしている。

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くとコメントしている。

(上)広帯域スクィーズド光源、(下)超伝導転移端センサ