深海でも宇宙でも成功
 本格化する日本の量子通信

ここのところ 量子コンピュータに量子暗号など
量子うんぬんが目に付くことがふえてきました 
ここでは 量子通信に関する記事をまとめましたので 
ご覧ください / 大和タケル

水中光無線通信による100m超の
20Mbps双方向通信に成功
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水中光無線通信試験をを駿河湾口付近の
水深700から800m付近において実施しました。

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※かいこう
日本の誇る無人潜水艇 Mk-IVビークルは7000m
ランチャーは11000mの潜水能力を持っています


無人探査機「かいこう」のランチャーとビークル間で
通信試験を行い通信距離120mで20Mbps速度の
データ伝送、また、通信距離100mではLAN通信を
水中無線ネットワーク(水中光Wi-Fi」)で確立し
リモートデスクトップ接続をすることに成功しました

100m以上の移動体間成功は世界初
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通信状態を確認しつつランチャーとビークル間の
距離を最終的に通信距離120mで20Mbps速度の
データ伝送に成功しました。
これは従来の音響無線通信速度の約1000倍に相当
また、通信距離100mでは水中光無線通信装置を経由
したLAN通信によるリモートデスクトップ接続も確立

水中光Wi-Fiの構築や水中機器のIoT化へ前進
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この装置は水中で伝搬減衰が少ない青、緑、赤の
光を高出力レーザーダイオードから放射し、
光を点滅させることによって情報を伝達します。

これらを用いて双方向通信試験を行った結果、
100m以上離れた通信光が僅かしか届かない距離での
LAN通信に成功し(世界初の実用的水中光無線通信)
移動体に搭載した状態で実用的な速度が出せることを
確認しました。

今後は可視光域で水中光Wi-Fiの構築や海洋観測装置を
ネットへ接続するIoTが可能となり海底資源開発や
水中活動全般に広く活用できる成果と考えています。
JAMSTECのリリースより抜粋

水中光無線通信装置
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海洋研究開発機構や島津製作所などが
開発した「水中光無線通信」の送信機

使用可能深度最大 1000m
通信可能距離     100m以上
通信速度 最大     25 Mbps
(毎秒2500万bit/音響通信の約1000倍以上)

この水中光無線通信はかなり画期的な出来事です
これがいかにスゴイかは これまでの潜水艦の
通信システムと比較すればわかります
水中での通信は障害が多く一長一短でした






*極超長波(ULF)通信 
海中深くまで届くが 搬送データ量が少なく
潜水艦からの送信ができない

*超長波(VLF)通信
潜水艦からの送信はできるがデータ量が少なく
また送受信可能水深は10m程度が限界

*マイクロ波通信
大量のデータが送受信できるが その際には
浮上してアンテナを海面上に出している必要がある

*水中音響通信
潜水艦同士や水上艦などとの双方向通信が
行えるが通信速度が遅い

これで民間でも軍事でも水中通信事情が 
大きく改善される可能性が高いでしょう

この通信は広義の量子通信に入りますが
宇宙での量子通信実験も成功しています

超小型衛星を使用して地上局と光子単位の
情報を転送する量子通信の実証実験に成功
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量子通信信号の中に長さ約32,000bitの特殊な
パターン(同期用系列)を埋め込んで送信し、
地上局では受信した光子信号の系列から
直接、時刻同期と偏光軸整合を行う技術を開発し
軽量の小型衛星による量子通信技術を世界で
初めて実現することに成功した

毎秒1000万bitの通信能力
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今回、超小型衛星(SOCRATES)に搭載された
「衛星搭載用小型光通信機器(SOTA)」から
2つの偏光状態に0/1のビット情報をランダムに
符号化した信号を、10Mbpsで地上局へ送信。
NICT光地上局で口径1mの望遠鏡でSOTAからの
信号を受光し量子受信機まで導波し情報を復号した

レーザーを用いる衛星光通信は、広大な周波数帯と
電力効率の高い伝送が可能なため、衛星通信網を
支える重要な技術として期待されている

情報通信研究機構/NICTのリリースより抜粋

こちらも 今後の衛星を使った通信に大きな
影響を与えそうです

1/12の衛星で中国に並ぶ
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量子通信実験は近年 中国が成果を喧伝しています
ですが中国製は600kgの大型衛星の上に量子通信用の
レーザとは別に同期専用の短パルスレーザを衛星に
組み込んで地上局との時刻同期を行っています

一方、NICTでは50kgの小型衛星と一つのレーザー
光源だけで時刻同期と量子通信を実現しています
それから小型衛星なのは これによって多数の衛星から
成る衛星ネットワークの構築が想定されているためです

陣容を整える量子技術
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またコヒーレントレーザーの処理技術も
既に2014年には 100Gbit/s(毎秒1000億bit)
の処理能力をもつLSIが NTTやNECらの共同で
開発されています

更にコアとなる量子コンピュータについても
文科省が32億円の予算を計上しており
これまでよりは開発に拍車がかかるでしょう

ところで 気になる量子暗号についてですが
これについては いずれ取り上げる予定です

21Cは量子を応用した戦いになるかもしれませんね
これがほんとの機動戦士クアンタム/Quantum なんてw


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