絶対安全な量子暗号通信の
社会実装を目指して

量子コンピューターの実用化により、従来の暗号通信は瞬時に解読され、高度なセキュリティーを必要とするIoT、自動運転、遠隔医療、金融、軍事分野においては、新たな暗号通信技術が強く求められています。 私たちQWAVE Dynamicsは、絶対的な安全性を保証する、社会実装可能な長距離量子暗号通信の研究開発を行い、ベンチャー企業設立による事業化を目指します。

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WHO WE ARE

現在の暗号通信は素因数分解問題を利用しており、最先端のコンピューターを活用しても、解読に膨大な計算時間を必要とし、その膨大な解読時間が暗号通信としての安全性を保証しています。

しかしながら、現在開発が進む量子コンピューターの計算速度は、将来的に最新のコンピューターと比較して、桁違いに速くなると言われており、従来の暗号通信の安全性が危険に晒されることが想定されます。 IoT、自動運転、遠隔医療、金融、軍事等は、高度なセキュリティーが必要不可欠であり、新たな暗号通信が求められています。

このような背景から、量子力学に基づく量子暗号通信が複数の研究機関で研究されています。量子暗号通信を用いると、原理的に、絶対に盗聴が不可能であるものの、 現時点では通信距離が数十km程度にとどまっており、本格的な社会実装に必要な数百km以上の長距離通信が実現されるまでには至っていません。

QWAVE Dynamicsでは、長距離通信を実現するために必要となる量子中継器の研究・開発を、国内外の研究機関と協力して行っており、近い将来の実用化を目指しています。

OUR RESEARCH

量子中継器には、量子通信用の光を発する量子光源、光ファイバー中を伝送し、長距離化のための量子測定まで一時保存しておくメモリー(量子メモリー)、 そして光源(通信波長~1.5um)とメモリー波長(可視光から近赤外)を結ぶ波長変換や周波数安定化と言ったコア技術が必要です。 つまりコア要素技術は、①量子光源、②量子メモリー、③波長変換、④周波数安定化であり、これらの統合が全体の要となります。 これまでは、各要素技術の開発は行われてきましたが、いずれの研究グループも1つもしくは2つの要素技術の研究開発に終始し、統合を見据えたシステムの設計・開発は私達が世界初となります。

1量子光源

量子光源はメモリーと結合するべく、MHz 程度のスペクトル幅をもつ量子もつれ光源であることが必要ですが、私達の研究では共振器導入によりそれが可能となります。 更に、共振器によって(レーザーのような)増強光子生成が起き、高ビットレート光源としても使用できます。 狭線幅通信波長量子光源は、私達の手により初めて効率的な生成が可能になりました。

量子光源

2量子メモリー

メモリーは、通信波長多重化や時分割多重といった通信レート増強に資するものが求められます。 その多重化用メモリーは、制御レーザーにkHz以下の高い周波数安定度を含む高い制御技術が必要であり、それを実施できる数少ない研究グループです。 これまで固体量子メモリーを用いたメモリー開発に従事し、メモリーと放出光子との量子相関などを実証しました (Nature Communications 6,8955(2015))。

量子メモリー

3波長変換

波長変換は、通信波長光源からの光を量子メモリーに高効率で吸収・保存させるのに必須であり、既に変換装置の製作が完了しています (Nature Communications 6,8955(2015))。今後はシステム統合における最適化を実施します。

波長変換

4周波数安定化

周波数安定化は、メモリーと光源を安定的に結ぶために不可欠な要素です。なぜなら、メモリーの保存用遷移周波数はkHz-MHz 程度の非常に細い幅をもつため、光源・波長変換のかすかなゆらぎが、効率を劇的に低下させてしまうからです。 既にkHz以下の長時間安定度の達成を果たし、統合システム化およびコンパクトシステム化へと進むことのできるステージにあります。 それぞれの要素は、全体を通じて、シームレスな接続が可能な設計を前提として開発され、 今後光ファイバーを介した統合実験を、ラボ内で実施した後、都市に張り巡らされた光ファイバーネットワークを利用したデモへと進む予定です。

周波数安定化

TEAM

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堀切智之

横浜国立大学大学院工学研究院准教授
2006
日本学術振興会特別研究員

2007
東京大学大学院理学系研究科物理学専攻修了(博士)

2008-2014
国立情報学研究所特任研究員。スタンフォード大学にて量子中継器および励起子ポラリトン凝縮の研究

2014
横浜国立大学大学院工学研究院准教授
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池田幸平

横浜国立大学
大学院工学府
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田村秀平

横浜国立大学
大学院工学府
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新関和哉

横浜国立大学
大学院工学府
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角屋瑞佳

横浜国立大学
大学院研究補佐員
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都野智暉

横浜国立大学
理工学府
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吉田大輔

横浜国立大学
理工学府
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宮下拓士

横浜国立大学
理工学府
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Ravikant Pandey

横浜国立大学
産学官連携研究員

PROJECT

プロジェクト名
QWAVE Dynamics
プロジェクトリーダー
堀切智之
研究室
〒240-8510横浜市保土ヶ谷区常盤台79-5 総合研究棟W棟-503号室

CONTACT

  • Email contact@qwave-dynamics.com
  • Phone 045-339-3356
  • Address 〒240-8510 
    神奈川件横浜市保土ヶ谷区常盤台79-5
    総合研究棟W棟-503号室