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Communications
光の波動性を活用することで超大容量な情報を超長距離に伝送することができます。いわゆる光ファイバ通信です。 光ファイバは既にインフラとして生活の中に溶け込んでおり、もう新たな研究領域がないと思われるかもしれません。 ただし、家庭で使用する電力量は年々数倍で大きくなることはありませんが、通信速度は数年で倍々と増大しているのは御存じの通りです。 光ファイバ通信は生活に根差したインフラであるにもかかわらず、将来にわたって持続的な高性能化が要求されている極めて重要かつ稀有な技術分野であることに気づきます。 井上研究室での光ファイバ通信に関する研究活動は世界的に評価が高く、井上教授・五十嵐准教授ともに世界的な研究者として知られています。
通信に関する研究の詳細
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Quantum
光の量子性、すなわち光子、は極めて不思議です。一言でいえば、粒にもかかわらず干渉することです。 この工学応用の一つが、暗号における鍵共有です。単一光子の2偏波に"0""1"を割り当てて鍵送信します。 盗聴があると、その盗聴によって光子がなくなるために、盗聴に気づきます。したがって盗聴がばれる暗号が実現できます。 この量子鍵配送と呼ばれる研究は30年以上前に提案されて以来、数多くの実証実験が報告されています。 ただし、単一光子の送信・検出に特殊な装置が必要であったり、鍵"0""1"が割り当てられている偏波は光ファイバ伝送中で揺らいでしまい、決して実用的とは言えない方式です。 井上研究室では、作動位相シフト方式や強度変調/直接検波方式を基本としたより実用的な量子鍵配送技術を提案しています。
量子に関する研究の詳細
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Computing
最も一般的な計算機は、CPUを用いたノイマン型コンピュータです。 ただ、時計や計量なども計算機の一つとして考えると、太陽の影を用いた日時計や天秤を用いたはかりのように、人間は太古から自然現象を計算に活用しています。 特殊な装置が必要となりますがレーザ発振器を活用することで最適化問題を解くことができます。 井上研究室では、NTT 物性科学基礎研究所と共同でディジタル電子回路とパルスレーザを組み合わせたコンピューティングの研究開発を行っています。
コンピューティングに関する研究の詳細
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Mesurement
光を用いることで、超高速な物理現象の観測や多種多様な原子・分子の同定など、極限的な物理を観測することができます。 このような光計測は、自然科学の発展を支える根幹技術であるばかりでなく、センシングのように工学・医学領域へ応用されています。 本研究室では、光通信で成熟した光技術・ディジタル技術を駆使することで、従来実現が困難であった光計測を提案・実証しています。 まだスタートしたばかりの研究ですが、近年やっと、トップカンファレンスや OSA/IEEE 系論文で報告できるようになってきました。
光計測に関する研究の詳細