最先端研究を訪ねて

【原子・分子・量子エレクトロニクス】

量子情報通信

究極の情報ネットワーク「量子インターネット」実現へ！安全に通信を行うための暗号をめぐる「いたちごっこ」にも終止符 

生田力三先生

大阪大学

基礎工学部　電子物理科学科　物性物理科学コース（基礎工学研究科　物質創成専攻）

◆この研究を着想したきっかけは何ですか

現代の「ネット社会」では、世界中のコンピュータがインターネットを介して繋がることで、多くの便利なサービスが実現されています。究極のコンピュータとして話題の量子コンピュータも、ネットワーク化により、今の私たちの常識からは想像もできない豊かなサービスにつながると期待しています。

こうした、次世代型かつ究極の情報ネットワーク「量子インターネット」の実現に向けた技術開発を行うべく、量子情報通信の研究を始めました。これは、光の最小単位である一粒一粒の光に情報を乗せて行う通信であり、この分野の最先端を走るものです。

修士時代の研究室飲み会で、先生が「社会に出たら嫌でも上の人の言うことを聞かないといけないことが多くなるんだから、学生のうちは先生の言うことなんか無視して、好きなことをやっていればいいんですよ」と仰っていたのが、とても印象に残っています。

実際その言葉に甘え、あまり研究に関係がないことをして過ごすことも多い毎日でしたが、当時の楽しい記憶や勉強した内容は、今の研究生活に繋がるかけがえのないものだと思っています。

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◆（生田先生所属の）山本研究室HP

量子エレクトロニクスの技術を使い、量子情報科学を研究しています。そのための実験として、光や冷却した原子などを利用した量子情報処理などを行っています。

◆主な業種

・通信、光学機器

・半導体・電子部品・デバイス、自動車・機器

・金融・保険・証券・ファイナンシャル

・大学・短大・高専等、教育機関・研究機関

◆主な職種

・基礎・応用研究、先行開発

・設計・開発

・システムエンジニア

・経理・会計・財務、その他会計・税務・金融系専門職

・大学等研究機関所属の教員・研究者

◆学んだことはどう生きる？ 

量子暗号通信のための理論および実験の研究を行い、セキュリティ関連の機器開発に携わっています。

量子コンピュータや量子インターネットなど、未来感溢れるワードが並びます。ただし量子情報科学は、こうした応用以外にも魅力があるものです。

世の中が、どのような物理で成り立っているのか。量子情報科学は、その下地の知識となる非常に基礎的な理解を、私たちにもたらしてくれます。将来どの分野に進むにしろ、量子情報科学の学びは、きっと大いに役立つ武器として活躍してくれると思います。

(1)ヤングの２重スリット実験に見られるような光の干渉実験は、身近にある光源や道具を利用して行うことができます。まずはこのことを確認してみましょう。量子情報分野で用いられるような１光子でも、同様のセットアップと適切な測定によって、干渉効果を観測できることが知られています。光源として１光子を用いた場合とそうでない場合における共通点・相違点について考え、調べてみましょう。

(2)量子コンピュータや量子情報通信・量子暗号など、「量子」と名のついた技術を目にする機会が増えてきました。他にどんな技術があるのか、既存の技術に比べて何が嬉しいのか、調べてみましょう。また、実現に向けて難しい点や、何ができて何ができないのか、整理してみましょう。