研究室紹介
はじめに
本研究室は、(AI / 量子) × 光通信 に挑戦したい学生さんに合った研究室です。
シミュレーションと実験を組み合わせて研究を進めていきます。
「通信の未来をつくりたい」
「AIを実際の工学問題に使ってみたい」
「量子技術や量子情報科学に興味がある」
「プログラミングやシミュレーションが好き」
「実験もやりたい」
そんな学生が、基礎から研究に挑戦できるテーマを用意しています。
一緒に省エネルギーでセキュアな次世代超高速光通信技術を開拓しましょう！
主な研究テーマ
１． 光量子暗号通信（量子暗号鍵配信）技術の研究
―「盗聴に強い未来の通信」をつくる研究
超低雑音の光位相感応増幅器を開発し、量子鍵配送(QKD)システムに応用する研究を進めています。本光増幅器は、標準量子雑音限界(SQL)未満の超低雑音光増幅動作が可能であり、
本研究室の指導教員が世界で初めて実証（プレスリリースはこちら）した技術です。
①位相感応光増幅器を活用した量子暗号チャネルシステムの開発
②機械学習を活用した量子暗号チャネル安定制御技術の開拓
③機械学習を活用した量子暗号チャネル攻撃検知技術の開拓
２． 次世代大容量光ファイバ通信用AI技術の研究
―「 ”もっと速く、もっと多く” を支えるAI技術」をつくる研究
動画配信、クラウド、AIサービスの普及により、世界を流れる通信データ量は増え続けています。
そこで私たちは、1本の光ファイバの中に複数の通信経路を持たせるマルチコアファイバなどの次世代大容量通信技術の研究をしています。
特に、光ファイバ内で起こる複雑な物理現象とAIを組み合わせた、Physics Informed Neural Network(PINN)を開発しています。
これを活用して、通信品質を高速に予測したり、信号の乱れを補正したりする技術を開発しています。
①光ファイバ中の非線形光学現象やクロストークのモデリング・数値解析
※ マルチコアファイバ内部の物理現象に踏み込み、
より精緻なPINN用機械学習データを生成するための研究になります。
②PINNを活用した高速QoT（伝送品質）予測技術の研究
※ 実装ターゲットが光ファイバ通信ネットワークの設計・運用支援システム
③PINNを活用した高効率な非線形歪補償技術の研究
※ 実装ターゲットが光ファイバ通信装置（送受信器）
④高効率な符号化・信号処理方式の研究
※ ①～③の上位概念にあたる研究テーマです。高効率な通信方式を開拓する研究になります。
３． 低エネルギー光アクセスネットワーク技術の研究
―「必要なときだけ賢く情報を送る通信システム」をつくる研究
家庭や企業をつなぐ光アクセスネットワークの低エネルギー化を目指した研究に取り組んでいます。
特に、通信量の少ない回線に対して、必要なときだけ効率よく情報を送る
インデックス光変調方式の適用を提案しています。
※近年のプレスリリース（世界初の実証実験）はこちらになります。（近大在籍時の成果）
※直近では信号品質を実験評価する研究が中心になっています。
②バースト光信号高速復調技術に関する研究
※高速収束性能に優れた受信用機械学習フィルタの研究が中心になっています。
実験設備
西日本エリア最速級毎秒300億Baud高速通信実験が可能な設備を保有しています。
主な実験装置
・ アナログ周波数帯域幅32GHz/4CH任意波形発生装置
・ アナログ周波数帯域幅100MHz/2CH任意波形発生装置
・ アナログ周波数帯域幅16GHz/40GSa/4CHディジタルサンプリングオシロスコープ
・ アナログ周波数帯域幅2.5GHz/40GSa/4CHディジタルサンプリングオシロスコープ
・ 20GHz標準信号発生装置
・ 12.5GHzパルスパタン発生装置
・ 12.5GHzエラーレート測定装置
・ 光スペクトラムアナライザ
・ 12GHz電気スペクトルアナライザ
・ 高精度光テストセット 1式
・ 狭線幅レーザ光源 8台
・ 偏波位相ダイバーシティー光信号検波器 2台
・ 伝送実験用シングルモード光ファイバ 140km
・ 50GHz間隔波長多重実験用光合分波器 5台
など
プロジェクト
総務省 ICT重点技術の研究開発プロジェクト グリーン社会に資する先端光伝送技術の研究開発
研究室の1年
コアタイムは設けませんが原則毎日研究室に来て頂くことは必須とご理解ください。
夏休み2週間、学年歴（祝日除く）ベースの運営となります。
4月 前期授業開始＆研究室配属, ECOC投稿, 新歓コンパ
M1主催ゼミ（1コマ／週） 機械学習， 教員主催ゼミ（1コマ／週） 光ファイバ通信理論とMATLAB/SIMULINK
※ ゼミは７月頃まで
5月
6月 信学会ソサイエティー大会・支部大会, ICETC投稿
7月 OECC/CLEO-PR発表
8月 電気・電子・情報関係学会連合東海支部大会
9月 中間発表会，信学会ソサイエティ―大会，ECOC発表
10月 OFC投稿
11月 ICETC発表
12月 信学会 光通信システムシンポジウム
1月
2月 最終発表会, OECC/CLEO-PR投稿, 慰労コンパ
3月 卒業式, 信学会総合大会, OFC発表
関連URL
研究室HPメインページ写真について
アドビフォトストックライセンスに準拠して引用（Josif Rei作）
