（独）物質・材料研究機構と北海道大学は7月29日、フランスのツルーズ大学と共同で、盗聴が理論上不可能とされる量子情報通信向けの世界最高性能の光源を開発したと発表した。通信距離を伸ばすための量子中継器の要となる技術で、これまで不可能だった遠距離通信を実現できるという。
■量子通信システムへの実装が可能に
量子情報通信は各国で研究が進められているが、通信距離は光ファイバーの光損失のため、現在数十kmにとどまっている。産業化には光信号（量子状態）を回復する量子中継器の開発が不可欠で、その要となるのが「量子もつれ光子源」の開発。
量子的にもつれ合った2光子の状態を「もつれ光子対」といい、一方の光子を観測すると、その観測手法に応じて他方の光子の状態が変化する。このような量子の性質を利用して状態復元するのが量子中継器。これまで非線形光学結晶を使ってもつれ光子対の発生が試みられてきたが、特殊な回路の開発が必要で、製品化の妨げになっていた。
研究チームは今回、量子ドット（半導体の微粒子）を用いてもつれ光子対を発生させる技術を開発した。物材機構が独自開発した液滴エピタキシー法という半導体量子ドット作製技術に改良を加え、ほぼ正三角形の形状の等方的なドットを作製した。量子ドットの対称性が高いとドットから発生する2つの光子の状態は区別できなくなり、もつれ光子対となる。
性能・特性を評価したところ世界最高性能のもつれ光子源であることが確認できたという。直接量子通信システムへの実装が可能であり、研究チームは今後オンデマンドのもつれ光子源の開発を予定している。
