東大など、単一光子源方式で従来比2倍となる120kmの量子暗号鍵伝送に成功 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/09/28/259/
日経プレスリリース
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=396824&lindID=5

画像
http://n.mynv.jp/news/2015/09/28/259/images/001l.jpg
量子暗号鍵伝送の結果
http://n.mynv.jp/news/2015/09/28/259/images/002l.jpg
量子ドットを含む光学的ホーン構造の電子顕微鏡写真と、単一光子発生の模式図
http://n.mynv.jp/news/2015/09/28/259/images/003l.jpg
今回開発された1.5μm帯高純度単一光子源
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今回開発された長距離量子鍵伝送システム


東京大学(東大) ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構、富士通研究所、NECの3者は9月28日、共同で単一光子源を組み込んだシステムで世界最長となる120kmの量子暗号鍵伝送に成功したと発表した。

同成果は、東大の荒川泰彦教授ら、富士通研、NECの研究グループによるもの。詳細は9月25日発行の「Scientific Reports」(電子版)に掲載された。

量子暗号は、第3者が鍵情報を伝送路上で盗み見ようとすると、光子に状態変化が生じるといった特性から、高度な秘匿通信を実現する技術として期待されている。実現には、単一光子源と呼ばれる光子を1個ずつ正しく生成するための装置が必要とされるが、従来はレーザー光を弱めた減衰レーザー光による疑似的な単一光子源が主に用いられており、これだと、鍵情報を盗み取れる可能性があった。一方、疑似ではない量子ドット単一光子源を組み込んだ量子暗号システムでは、単一光子の発生段階で余計な光子が混じることにより生じる単一光子源の高い複数光子発生率と、半導体検出器で光子を検出する際の高い雑音という2つの影響を受け、長距離伝送に有利な1.5μm波長帯においても安全鍵伝送可能距離は50kmにとどまっていた。

続きはソースで

2015年09月28日
　東京大学ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構の荒川泰彦教授らと富士通研究所（川崎市中原区）、ＮＥＣは共同で、単一光子源を組み込んだ新しい量子暗号システムを開発し、従来比２倍以上の１２０キロメートルと世界最長の量子暗号鍵伝送に成功した。
都市圏における究極に安全な通信の実現が近づく。

　盗聴が不可能で高い安全性を持つ量子暗号の実現には、単一光子源と呼ばれる光子を１個ずつ規則正しく生成する装置が必要。だが、従来の多くの量子暗号システムは、レーザー光を弱めた減衰レーザー光を使って疑似的な単一光子源を作り出していた。
そのため、２個以上の光子が一つのパルスに含まれる複数光子が発生する課題があった。
　今回、光通信で使われている波長である１・５マイクロメートル帯の高純度量子ドット単一光子源に加えて、新たに低ノイズの超電導単一光子検出器を開発。これらを組み込んだ光ファイバー量子暗号システムを作製した。
伝送距離の低下につながる複数光子の同時発生率を１００万分の１に抑え、単一光源方式では５０キロメートルにとどまっていた距離を大幅に向上。１２０キロメートルは東京―宇都宮間に相当し、盗聴不可能な高セキュア通信の実現が期待される。

（続きはソースでご覧下さい）



引用元：http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0220150928eaaf.html

掲載日：2015年3月25日
http://www.zaikei.co.jp/article/20150325/242216.html



　東京大学の古澤明教授・不破麻理亜大学院生らによる研究グループは、アインシュタインが提唱した「ピンホールで回折した単一光子は空間的に広がるが、異なる2点で同時に観測されない『量子（光子）の非局所性』」を世界で初めて厳密に検証することに成功した。

　アインシュタインは、「ピンホールで回折して空間的に均等に広がった光子が、スクリーン上の1点のみでしか検出されない現実があるのは、ある1点で光子が観測された瞬間、その他の点での同時観測を妨げるような遠隔相互作用が存在しなければいけない」と考えた。これは、「光子の非局所性」と呼ばれており、非常に多くの物理学者が論争を繰り広げてきた。

　今回の研究では、生成した光子をピンホールで回折させる代わりに、入射する光の一部を反射して2つの光路に分けることで光子の経路数2つに限定し、反射光と透過光の両方をホ◯ダイン測定した。その結果、「部分反射ミラーの片側（透過光）のホ◯ダイン測定の観測属性（位相）を変更すると、観測属性と得られた結果（振幅の符号）に応じてもう片側（反射光）の量子状態に変化が生じる」ことが確認できた。

これは「空間的に離れた2地点の片方の観測属性と結果に応じた影響がもう片方に及んで、それに対応する量子状態が現れた」ことを意味している。

続きはソースで


<画像>
単一光子の非局所性の概念を示す図（東京大学の発表資料より）
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015032513075190big.jpg

今回行われた光子の非局所性検証の実験概念を示す図（東京大学の発表資料より）
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015032513093020big.jpg

<参照>
日経プレスリリース - 東大、「量子の非局所性」を高精度かつ厳密に検証することに成功
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=383098&lindID=5

Experimental proof of nonlocal wavefunction collapse for a single particle using homodyne measurements : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150324/ncomms7665/full/ncomms7665.html

【研究者データ】古澤明(東京大学・工学（系）研究科（研究院）・教授) - 日本の研究.com
https://research-er.jp/researchers/view/145577

ダイヤモンドを用いた電子と光子の量子もつれ検出の概要。ダイヤモンドに内在する量子もつれ機構を利用し、電子と光子の量子もつれを検出。ほぼ完全な量子もつれ検出を実験で実証した

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http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/images/001l.jpg

　横浜国立大学は2月4日、光子の発光と吸収だけで量子通信や量子計算に用いられる量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証したと発表した。
　同成果は、同大大学院 工学研究院の小坂英男教授、新倉菜恵子研究員らによるもの。詳細は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」のオンライン版に掲載される予定。

　今回、特殊な光源や検出器に頼ることなく、量子メモリ素子となるダイヤモンド中の単一欠陥の電子に内在する量子もつれを利用し、発光と吸収という自然現象だけで光子と電子の量子もつれを検出した。具体的には、量子もつれ生成は発光した光子と残った電子が自然にもつれるように、また、量子もつれ検出は光子と電子がもつれて吸収されるように工夫を行った。
このような自然現象の利用で、特別な量子操作の必要もなく量子テレポーテーションによる量子中継が行えることを実験によって明らかにしたという。

　なお、同方式では、光ファイバを伝わって量子ノードに到達した光子を無駄にすることなく中継に利用することができる。つまり、中継ごとの失敗確率を原理的にゼロに抑えることができる。その結果、光ファイバ中で光子がなくなるのを避けるために中継区間を可能な限り短くすることで、通信レートを最大限まで上げることが可能になる。

続きはソースで

マイナビニュース日野雄太　 [2015/02/06]
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/