2021 Fiscal Year Annual Research Report
光の極限性能を生かすAIフォトニクス高次機能の創成
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20H00233
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
成瀬 誠 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20323529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 和治 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (70538165)
志賀 信泰 国立研究開発法人情報通信研究機構, グローバル推進部門, プランニングマネージャー (50536050)
安田 哲 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 研究員 (20820806)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 意思決定 / 光コンピューティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
情報技術の根底を支えてきたムーアの法則の終焉が認識され、持続可能なコンピューティングパワーと新機能の実現に向け、光を含めた物理過程の積極利用の重要性が高まっている。本研究は、研究代表者らが世界に先駆けて実現してきたナノ光学や光カオスを用いた意思決定等の光情報処理に関する実績を基盤として、今後の人工知能(AI)の時代に必須の高次情報処理を、光の極限性能を生かして実現する革新的AIフォトニクスを目指す。
本年度は、前年度の成果を踏まえながら、高次機能の創成に向け本研究の基礎となる要素の充実に注力した。前年度において、もつれ光子と相関光子を組み合わせる量子・古典の混合戦略を新たに提案したが（Sci. Rep. 2021）、選択肢は光の偏光状態（水平偏光または垂直偏光）により規定されるため、選択肢数は2個に限られていた。そこで本年度は、光の軌道角運動量を活用することにより選択肢数の増大を可能とさせ、なおかつ量子干渉効果を用いることで競合を回避する新たな原理を提案し、数値計算により実証した。成果を原著論文として報告した（Sci. Rep. 2021）。また、近接場光を用いた機能構築の基盤として、フォトクロミック結晶上の動的境界形成とその理論モデルを原著論文として報告した（Appl. Phys. Express 2021）。上記に見られる光機能の応用として、ネットワークにおける調停の高速化に関する検討を進捗させ、その成果を複数の原著論文として報告した（NOLTA, IEICE 2021）。また、精密時刻同期と光の合成に関しては、実験的基盤の整備を進めた（IEEE Access 2021）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
複数の原著論文が掲載されるなど結果に結びついており、併行して新たな知見が得られ始めているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、研究代表者らによる光機能システム研究の充実した実績に基づきながら、光機能の高次化を明確な方向性として発展させる。その際、システムレベルの独創性や先駆性を引き続き重視し新しい可能性へのチャレンジを継続する。
【研究柱A】光カオスを生かした人工データ生成：レーザーカオス時系列を用いたデータ生成についてSci Rep 2019に報告したが、その後の検討により、人工データ生成の基盤となる原理は他にも様々に存在することが分かりつつある。これらの新規なアプローチに関し、数値的検討も含めながら実証的研究を進捗させる。
【研究柱Ｂ】ナノ領域での光学的相関を生かした順序構造の理解：フォトクロミック結晶における局所的光学的相関を近接場光によって観測しシューベルト多項式の生成に成功した(Sci Rep 2019)。これを応用した順序構造の認識方法についても整備が進捗しつつある。一方で、近接場光領域におけるフォトクロミック結晶の性質が、その測定方法も含め、研究分担者内山の最近の実験研究により新たに発見されつつある。これらの基盤研究の強化を進め、将来の機能構築に向けたリソースを充実させる。
【研究柱Ｃ】精密時刻同期による遅延保証光ネットワーク：高精度時刻同期という新技術を光ネットワークと合成することによる調停の軽快さ及び遅延保証能力に関する理論検討を踏まえ、実際のデバイスを用いた実証研究について前年度に引き続き準備を進捗させる。
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