沖縄科学技術大学院大学（OIST）は，将来的にデータ通信への応用が期待される，極細の光ファイバーを使用したオンオフ・スイッチの開発に成功した。（ニュースリリース）

従来の情報通信では，ビット単位の情報が，ルータやサーバといったノードで電子信号に変換されることで，送信先のコンピュータ上に文字として表示されるが，研究グループでは，光と物質の量子特性を利用した，より効率的なデータ転送の方法を模索している。

研究グループは今回，異なる波長の光が存在する条件下でルビジウム原子の量子特性を活用した，オンオフ・スイッチの開発に成功した。このプルーフ・オブ・コンセプ ト（概念実証）システムは，インターネットの将来を担う量子ネットワークの構成要素となる可能性を秘めているという。

実験装置は，異なる波長の光を発生させる2つのレーザーとなる，光を伝送する光ナノファイバー，及びそれを取り巻くルビジウム原子から構成されている。光ナノファイバーの直径は350nm。

これはファイバーを伝送する光の波長よりも小さい。そのため，光の一部はナノファイバーの外に漏れ，ファイバーを取り巻くルビジウム原子と相互作用を起こす。こうした原子が，現在のサーバにあたるネットワーク上の転送ポイントである量子ノードとして機能する。

スイッチオフの状態は，780nmの光を発生させるレーザーのみを使用した際に保たれる。この場合，光ナノファイバーの外に光が漏れる時点で，ルビジウム原子が吸収する光が最大となり，ファイバーに沿って通過する光はほぼなくなる。

これに対し，776nmと780nmの両方の波長の光がある際に，スイッチはオンとなる。この条件下では，ほとんどの光が光ナノファイバーを通過し，ルビジウム原子が吸収する光は最小となる。

光ナノファイバーが標準的な光ファイバーと直結しているため，基本的に現在のネットワークと同じ仕組みで，光を離れた場所にある別の量子システム又はノードに転送することが可能になる。

光ナノファイバーを用いることで，このシステムを既存の光ファイバー通信ネットワークに完全に統合することが可能となるので，今回の成果により，量子力学に基づいた実用的な装置を原子と光を使って開発するという概念の実現性が高まったとしている。

実験では今のところ，0/オフ，1/onの連続した列しか作れないが，原子の量子力学的ふるまいを更に研究することで，光をオン/オフの組み合わせとして同時に送信することが可能になると考えられるという。

これが実現すれば，将来的に量子ネットワークが同時に多量のデータを処理することが可能となり，情報伝達の効率化，及びサイバーセキュリティの向上につながる可能性があるとしている。

関連記事「九大，光モードスイッチを作製」「NEC，入出力数を拡張できるシリコン集積光スイッチを開発」「理研，光スイッチ機能が注目されている分子の均一膜形成に成功」