国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）物理計測標準研究部門 上土井猛 リサーチアシスタント（研究当時）、福田大治 首席研究員、量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター（G-QuAT） 鶴田哲也 研究員は、光通信で使われる1530 nmから1565 nmの波長帯であるC-bandと呼ばれる波長帯の波長に対応し、1光子単位で正確に出力を制御できる波長可変の光源を開発しました。
光子は光（電磁波）の最小単位であり、電子やクォークなどと並ぶ素粒子の一つです。この光子を精密に制御することで、量子通信や量子コンピューターといった最先端の情報通信技術を実現できると期待されています。そのためには、光通信に用いる波長帯域の微弱な光を1光子単位で精密に検出する必要があります。しかし、光源から出力された光子数のうち、光子検出器がどの程度の割合の光子数を正確に計測できているかをC-band全域で正しく評価することは未解決の課題でした。なぜなら、波長に依存する光子検出器の性能を評価するためには、光通信に用いる波長帯域中のどの波長の光であっても光子検出器に照射する光子数が「正確に〇個」といえるだけの信頼できる光源、波長可変の“光子のものさし”が存在しなかったからです。
本研究では、レーザーパワーの国家標準にトレーサブルな波長可変光源（標準量子光源）を開発し、それを光子のものさしにすることで、光通信で使われるC-band波長帯の全域の光において光子検出器の性能を高精度に測定する技術を確立しました。この技術により、特定の波長のみならずC-band全域にわたり、光センサーの信頼性をレーザーパワーの国家標準と同水準の精度で担保できるようになることで、量子暗号通信の安全性や光量子コンピューターの精度の向上に貢献できます。
この研究成果の詳細は、2025年7月25日に「Optics and Laser Technology」にオンライン掲載されました。