-光・量子情報技術研究所- (シンクタンク)

量子情報科学&量子通信国際会議
Optical and Quantum Information Technology Lab.
(From Quantum Information Science to Optical and Quantum Technology)

 


(創立2017年6月1日。2018年 6月7日更新)

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[A] 研究所概要

  • 活動内容

    本研究所は"量子情報科学"の成果に基づく 光情報技術及び量子情報技術に関する研究・開発に関するシンクタンクとして コンサルタントを提供することを目的としています。特に光通信網に対する サイバー攻撃を防御する物理階層専用暗号で あるY-00型光通信量子暗号の設計指導や自動運転に応用可能な天候に依存せず、 自動車の周辺を映し出す量子・古典レーダーカメラの開発の手助けを行います。 玉川大学が所有する特許の内容説明や使用権の取次ぎをサポートします。

  • 連絡先

    〒194-8610 東京都町田市玉川学園6-1-1 
    玉川大学・量子情報科学研究所内
    Tel: 042-739-8674
    hirota(at)lab.tamagawa.ac.jp

  • 代表者紹介

    特許情報

[B] 進行中のプロジェクト紹介

  • 開発プロジェクト概要

    (1)米国物理学会紹介ビデオ(APS-TV)
    (2)関東理工系就職研究会40周年記念講演
  • 1ギガ〜10ギガビット毎秒の光通信回線保護用の
    量子ストリーム暗号の開発

    「Y-00型光通信量子暗号から量子エニグマ暗号へ」


    概要:  データセンターサービスの普及により、サイバー攻撃はソフトウエアーによる 標的型から通信回線の盗聴・改ざん・ウイルス注入へと進化しており、 通信回線を保護する暗号の開発は重要である。
    本研究所で開発しているLayer 1「光通信回線」を保護する新量子暗号であるY-00型光通信量子暗号は、 装置内の数理暗号ボックスから出力される「情報データの暗号文」を光変調装置の工夫により、 盗聴者が光信号をモニターする際に発生する量子雑音によって隠す原理を用いて、 従来の暗号技術を凌駕する高い安全性を提供する。
    現在、第一世代として1ギガビット毎秒のイーサネット光回線を保護するトランシーバーを 開発中である。第二世代は10ギガビット毎秒、第三世代は100ギガビット毎秒対応へ進化。

  • 自動運転用の量子&古典レーダーカメラの開発

    概要: 悪天候での自動運転において、自車の前に出現する大気の乱流は既存の カメラでは対処が難しい。本研究所は古典光や量子光を利用する相関関数 イメージングによって、その問題を解決する研究開発を行っている。 レーダーカメラは擬似熱光や量子光源を用いたゴーストイメージングの 一般化となる相関関数イメージング技術の呼称である。
    相関関数イメージング原理を用いた画像再生技術の最大の特徴は光の伝搬路 に乱流などの外乱があったとしても、最終的な画像再生において、その効果 が軽減されるという機能にある。しかしながら、それらの理論は室内環境に 対応する条件での外乱モデルが仮定されていた。
    自動車などの移動体に適用 するためには実際の道路環境を考慮した外乱の数理解析モデルが必要である。 特に、光源である古典光や量子光の伝搬路の特性が、自車による風圧、微視的 乱流粒子に対する巨視的外力、逆光、さらにターゲットである対向車などから の影響を受ける動的乱流に影響を受けるとき、それを解析できる通信路モデ ル理論が必要である。
    幸い、2016年に動的乱流をモデル化することに成功し 、現在、そのような伝搬路の効果のシミュレーションが可能な状況に至っている。 上記の通信路モデルを考慮した上で、レーダーカメラの実現法は3形態ある。
    (1) 古典レーダーカメラ:光源は古典光、受信装置は古典の光受信装置
    (2) 半量子レーダーカメラ:光源は古典光、受信装置は量子受信機
    (3) 量子レーダーカメラ:光源は量子光、受信装置は量子受信機

    霧への対応は挑戦中
    (参考資料は以下)

    (1)文部科学省量子科学技術委員会資料
    (2)防衛技術ジャーナル
    (3)技術情報協会:車載センシング技術
    (4)自動運転用の量子及び古典レーダカメラと霧の効果-1
    第40回情報理論ととの応用シンポジューム(2017,12月1日)
    (5)自動運転用の量子及び古典レーダカメラと霧の効果-2
    -スパースモデリング-
    電子情報通信学会・情報理論研究会(2018,3月9日)
    (6)自動運転用の量子及び古典レーダカメラと霧の効果-3
    -タタルスキー理論へのウイーナー展開の応用-
    電子情報通信学会・情報理論研究会(2018,7月20日)

  • マッハ30レベルの飛翔体検知の量子レーダーの開発

    従来の限界の100倍〜1000倍の能力が期待できる

    数百Km遠方を超高速で飛行する飛翔体をリアルタイムで検出するためには、既存のレーダーでは 難しい。通常のレーザー光と量子効果受信装置の組み合わせによる 超分解能の量子レーダーの開発、さらにステルス機能を持つ飛翔体の検知を可能とするレーダー の開発を企画。

  • 量子センサー・量子ジャイロの開発

    量子もつれ効果を利用する窮極の精度を持つジャイロや加速度センサー目指す

    自動運転車や超高速飛翔体では既存のジャイロセンサーの感度の限界を超える ジャイロが必要である。単純な量子効果を用いて、その要求に 応じるジャイロの設計を目指す。


[C] 量子情報科学の諸問題の解説



[D] 量子力学の基本構造の研究

  • 条件付量子アイソメトリック過程の数理

  • 非標準量子力学の構造

[E] 量子情報科学セミナー

物理学、数学、情報科学の研究者を対象に量子情報科学の分野への参入を 手助けします。準備状況によって順次内容を更新して行きます。

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自動運転車への大気の乱流と霧の効果実験中

実験車による現実の乱流と霧の映像のデータベースを収集中。 海上の乱流と霧のデータ取集を準備中。

 

光通信回線保護用の
量子ストリーム暗号装置

1Gbit/secイーサネットをLayer 1で暗号化するY-00型量子暗号トランシーバー(玉川大製): INTEROP 2016のShowNet(幕張メッセ)

 

[最新の量子暗号科学講義記録・資料]
更新:2018年5月21日

[1部] サイバー攻撃と量子暗号の役割

第一章:サイバー攻撃

第二章:暗号理論の解説(近日公開)

[2部] ミクロ量子暗号(量子鍵配送)の解説(近日公開)


[講演及び招待講演記録]
更新:2018年5月01日

(6)信州大学繊維学部セミナー、
招待講演:2018年3月30日

(5)電子情報通信学会・情報理論研究会
講演:2018年3月9日

(4)ロボデックスEXPOの産学連携フォーラム
講演:2018年1月18日

(3)情報理論とその応用シンポジューム
講演:2017年12月1日

(2)中央大学理工学部セミナー、2017年10月26日
招待講演

(1)北海道大学理学部セミナー、2017年9月30日。
招待講演



[News] 2018年6月7日

6月7日
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(49)NECが量子アニーリング方式の量子コンピュータ
の開発を宣言。本方式は指数関数的高速化の可能性を
を有しており、玉川大学量子情報科学研究所の
理論グループの貢献が期待される。
(48)車載イーサネットの開発が加速。1〜10Gbps対応
が実現すれば量子及び古典レーダーカメラの搭載環境が
整う。
(47)玉川大学量子情報科学研究所がINTEROP2018で
Y-00型光通信量子暗号によるビデオ信号伝送をデモ。
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5月21日
(46)慶応義塾大学に量子コンピュータセンター
IBMのハードウエアで量子専用のソフトの開発を
目指す。山本直樹准教授の基礎研究に期待
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5月1日
(45)玉川大学が電子情報通信学会・光通信
システム、フォトニックネットワーク合同研究会で
招待講演:Y-00光通信量子暗号トランシーバー
2018年6月14日

(44)玉川大学が光産業技術振興協会で
招待講演:Y-00光通信量子暗号トランシーバー
2018年5月29日

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1月14日
(43) NICTが量子コンピュータに耐性を持つ格子
理論を基礎とする公開鍵暗号を開発
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1月9日
(42) The future of quantum physics「QBism」の
日本語訳が出版の予定。{QBism」について
C.A.Fuchs教授がダライ・ラマ氏と対談予定
(41)日経:1月8日,量子コンピュータ巡り論争
「量子名乗る」重要か?==>重要です。
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1月8日
(40) 量子鍵配送技術の基礎理論のモデルの再検討が
4月からの種々の国際会議で議論開始へ。
(39)量子コンピュータに耐える公開鍵暗号が
世界中で開発中。
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12月31日
(38) 量子情報科学の2017年までの総括:
アメリカ・カナダ・オーストラリアは順調に発展。
日本・中国・EUは米国の戦略により方向性を間違え
失速。しかし、中国は将来に向け余力を持つ。
量子コンピュータの定義も理解できない日本が
量子情報科学を推進できるのだろうか?
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12月27日
(37)Y-00型光通信量子暗号(量子雑音ストリーム暗号)
の256ギガビット毎秒通信回線環境での実用試験が成功。
米国ベル研究所と玉川大学量子情報科学研究所の論文が
Optics Express (12月25日付)に掲載。
(36)量子コンピュータのビジネス応用の国際会議(Q2B)が
12月にシリコンバレーで開催。量子ゲート方式と量子
アニーリング方式の競争が白熱。日本は存在感なし。
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12月23日
(35) 第2回ロボデックス(平成30年1月17日ー19日
東京ビックサイト)での産学連携ロボットフォーラムに参画
講演:濃霧に対応する災害用ロボット及び自動運転車用の
レーダーカメラ
(34) 文部科学省は平成30年度の重点課題として光量子
科学に約20億円投入
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12月8日
(33)米中欧で量子もつれを応用する自動運転用の量子ジャイロ
の開発がスタート。日本は周回遅れの恐れ。
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12月6日
(32) 自動運転に重要な動的な霧の数理的モデルに進展
濃霧の際の光の伝搬特性を解析するTwersky理論を拡張した
数理理論が完成。自動運転やロボット用の既存のカメラや
センサーは霧が発生した環境では極めて危険であることが
指摘された。
第40回 情報理論とその応用シンポジューム
(31)Y-00型量子暗号の超高速化に向け位相変調方式の改良提案
谷沢准教授(玉川大)がIEICE Communication Expressに
論文を発表
(31) 量子信号検出理論に新展開
中平教授(玉川大)がIEEE Transaction of Information
theoryに2件の論文を発表。
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11月26日
(30)森英介衆議院議員、Y-00型光通信量子暗号の実験施設訪問
光ファイバーからの盗聴・改ざんの技術の進展について懇談。 =================
11月24日
(29)NTTと国立情報学研究所がコヒーレントアニーリング方式の 物理コンピュータの試作機を公開。基礎技術として1980年代の 玉川大学の多数の研究成果が利用されている。一例は
(Squeezed light, Elsevier Science Publishers,1992年)
を参照. 純国産として今後の発展が期待される。
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11月21日
(28)防衛装備庁技術シンポジュームの先端技術ブースでY-00型
光通信量子暗号の動態展示がAPPRESIA Systemsと日立情報
通信エンジニアリング社によって実施された。200回を超す
説明が行われ、光通信回線からの盗聴・改ざんの危険性に
関心が集中。(2017年11月14日、15日)
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11月12日
(27)韓国LG電子が欧州自動車メーカーに車載カメラの供給を開始
欧州企業は世界の最先端センサー技術の集結を目指す。
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10月30日
(26)第102回テレコム技術情報セミナー
量子アニーリング方式による量子コンピュータの現状と展望
西森 東京工大教授、11月24日、SCAT(新宿)
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10月23日 (25)NESSY情報通信技術研究会講演会(中央大学、10月26日)
招待講演:廣田
量子コンピュータ、量子暗号、量子レーダー超入門
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10月12日
(24) 情報理論とその応用シンポジューム(11月28日〜12月1日)
講演「自動運転用量子及び古典レーダーカメラと霧の効果」
廣田、相馬、概要は近日公開
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10月1日
(23)(月刊)画像ラボの10月号に自動運転用のセンサー
に関する解説記事が掲載。廣田、田中著
「自動運転に応用可能な量子レーダーカメラの実現に向けて」
霧の効果を解説している。

(22)科学基礎論夏のセミナー、北海道大学理学部、9月30日。
招待講演:量子通信における因果性の破れ。

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9月22日
(21)科学を超えた量子コンピュータのアピール合戦がスタート。
予算獲得はどの研究機関?

(20) 7th International conference on quantum cryptography
:QCrypt 2017がスタート:(18-22 Sept). 

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9月16日
(19)月刊誌OPTCOMが筆者のY-00暗号理論を完璧に紹介。
科学技術ライターとして世界初
紹介スライド

(18)東芝、量子暗号通信(鍵配送)で10Mb/sを超える
量子暗号装置を開発.

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8月29日
(17) 中国でY-00型量子暗号の研究がスタート: 論文発表

(16) 九州大学グループが量子計算機でも解読困難
な公開鍵暗号を開発(鍵サイズが2KB)。
8月18日、SAC2017(オタワ)で発表

(15)量子情報科学セミナーを開始。

(14)ドイツでMIT型量子エニグママシーンの試作機が
完成.(量子データロッキング現象の応用)

(13)アメリカ(サンノゼ)でY-00型量子エニグマ暗号
の開発がスタート(ボルン効果と量子非複製原理の応用)

(12)国際会議 SPIE2017
Quantum Technologies and Quantum Information Science
Wednesday - Thursday 13 - 14 September 2017,Poland
発表論文:玉川大1件、富山大1件

(11) 国際会議 SPIE2017
Quantum Communications and Quantum Imaging XV
Sunday - Monday 6 - 7 August 2017, USA
発表論文:玉川大3件、東京大1件、NTT1件

(10)防衛省の安全保障技術研究推進制度の2017年度
の第一次審査が終了

(9) IEEE Technology and Society Magazine 6月号に
Ikehara Collection: Nobert Wiener's Japan
Connectionsと題する論文が公開。

(8) AQIS(Asian Quantum Information Science)の
プログラムが公開。日本の研究発表が減少。

(7) C.H.Bennett博士来日、7月15日(箱崎のホテル)
で意見交換会:廣田+加藤

(6) 日本学術会議が軍事研究に対する否定的
意見の説明を公表(日経6月27日)

(5) 断熱的量子コンピュータ国際会議が東京で
開催中(6月26日ー29日)
量子アニーリング型量子コンピュータの開発状況が
議論されている。

(3)中国の量子暗号
2017年6月16日、衛星を用いて1200Km間の量子もつれ
伝送実験に成功したことを米科学誌サイエンスに発表。

(2) APRESIA・SYSTEMS社と日立情報通信
エンジニアリング社がY-00型光通信量子暗号
の商品化に向け協業を開始。
6月7日〜9日に開催されるINTEROP2017で
動態展示。

(1)玉川大学量子情報科学研究所がINTEROP2017
に3年連続して、Y-00型光通信量子暗号の発展系
となる第一世代の量子エニグマ暗号のトランシーバー
を展示。