東京理科大学の佐中薫准教授が率いる研究チームは、高効率の光ファイバー結合型単一光子源を開発しました。この新しい方法は、単一の孤立した希土類イオンを選択的に励起することで、光ファイバー内部で直接単一光子を生成し、従来の量子通信システムで一般的な高い伝送損失の問題を克服しています。この研究は、博士課程3年の清水海斗氏と長田智助教授とともに行われ、Optics Expressに掲載されました。 量子通信における技術的な核心的課題は、発光体と光ファイバー間の高い結合効率とチャネリング効率を達成することです。発光体をファイバーの外部に配置する従来のシステムとは異なり、研究チームはネオジムイオン（Nd3+）をドープしたテーパー型シリカファイバーを作製しました。加熱延伸によるテーパリング処理により、ファイバーの導波モード内で空間的に分離された個々のNd3+イオンにアクセスすることが可能になりました。 研究チームは選択的励起法を用い、自己相関測定により室温での単一光子生成を実験的に実証しました。この新しい選択的励起法の効率は、以前の非選択的な方法と比べて大幅に向上し、より多くの光子が光源からファイバーの端まで効率的に導波されることが示されました。この系統は市販の光ファイバーを使用し、室温で動作することから、次世代のオールファイバー統合型量子通信ネットワークの低コスト候補として期待されています。 佐中教授は、同一ファイバー内の複数の孤立イオンを個別に操作することで、このアプローチをマルチ量子ビット処理ユニットの開発に拡張でき、将来の量子コンピューティング技術のための量子ビット符号化プロトコルを可能にする可能性があると述べています。 2025年10月16日