4

トップインタビュー
歴史や経緯にこだわらず「いま」
をみつめよう．
ICTで新たな挑戦．
西日本発グローバルへ
森林

正彰

NTT西日本8代表取締役社長

特別企画
NTT横須賀研究開発センタの50周年

3

MARCH

2023

Vol. 35 No. 3

12

CONTENTS

特集

2次元半導体を用いたプラズモン制御技術

14

半導体2次元系におけるプラズモン研究の概要と展望

17

グラフェンを用いたテラヘルツプラズモンの動的空間制御

20グラフェンにおける超高速光−電気変換プロセスの解明

24

エッジマグネトプラズモン結晶の理論提案

28

2次元電子・正孔系におけるプラズモン伝導の時間分解測定

32

主役登場

熊田 倫雄

NTT物性科学基礎研究所

33

挑戦する研究者たち
納富 雅也

NTT物性科学基礎研究所
ナノフォトニクスセンタ センタ長
上席特別研究員

新しい知と技術を生み出すことが研究者の責務．
その責務を楽しもう38

挑戦する研究開発者たち
芳 政信

NTT西日本 技術革新部 R＆Dセンタ
ネットワークサービス担当

世の中を便利にしていく技術や手法の
「目利き」
として，
お客さまの思考を先取りしたネットワークアーキテクチャを追求する

42

明日のトップランナー
小川 泰文

NTTネットワークイノベーションセンタ
特別研究員

ネットワークにイノベーションをもたらす「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」

46

グループ企業探訪
NTT PARAVITA株式会社
睡眠改善No.1企業をめざし，
睡眠改善により社会課題解決に取り組む

50

form NTT西日本
新体験，
顧客価値の創出に向けた
ＮＴＴ西日本の研究開発における取り組み

Webサイト オリジナル記事の紹介
₄ 月号予定編集後記

NTT技術ジャーナルはWebで閲覧できます．
https://journal.ntt.co.jp/
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ご意見，
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NTT技術ジャーナル事務局
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企画編集
日本電信電話株式会社〒100-8116 東京都千代田区大手町1-5-1
大手町ファーストスクエア イーストタワー
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54

NTT西日本代表取締役社長
社長執行役員

森林正彰
PROFILE：
1984年日本電信電話公社に入社．2009年
NTT Europe Ltd. 代表取締役社長，2016
年NTTコミュニケーションズ取締役 クラウドサービス部長，2018年同社代表取締

歴史や経緯にこだわらず「いま」をみつめよう．
ICTで新たな挑戦．
西日本発グローバルへ役副社長，2019年 7 月NTT Ltd. 取締役
副社長を経て，2022年 6 月より現職．

「地域のビタミン活動」を通じ，地域の社会課題解決に取り組むNTT西日本．社会課題解決
のみならずICTを活用した新領域への挑戦，新たなイノベーション創出にも挑んでいます．ICTの力で社会課題を解決する先駆者として，Well-beingに満ちた，持続可能な社会の実現に向けて邁進する森林正彰代表取締役社長にNTT西日本のビジョンとトップの姿勢を伺いました．

2023年は勝負の年
2 年ぶり，3 度目のご登場ですね．前回はコロナ禍のロンドンでしたが，久しぶりの日本はいかがでしょうか．
コロナ禍を経てリモートワークが社会に定着してきましたが，一方で，選択肢としてオフィスに出社するよ
うにもなり，お客さま等と直接対面でお会いする機会も徐々に増えてきており，コロナ禍以前とは違う社会になったという実感があります．

42023.3

さ て，2022年 6 月 に 日 本 に 戻 り，
30年ぶりに西日本地域で仕事に就いています．NTTコミュニケーション
ズ（NTT Com）設立時の1999年から2019年までNTT Comに在籍していましたが，2016年から2018年まで
を除き，海外の会社への出向も含めて一貫してグローバル関連の仕事をしており，さらに2019年からはNTT
Ltd. でロンドンに勤務し，NTT生活の半分以上が海外拠点を中心としたグローバルのビジネスをしてきました．このため，国内，しかもNTT西
日 本 と い う 地 域 の 会 社 で， 仕 事 のギャップにうまく馴染めたか等のご
心 配 も い た だ き そ う で す が， 違 和
感も抵抗感もなく仕事に従事しています．
もちろん，30年の時を経て西日本
地域の仕事が大きく変化していることも実感していますし，お客さまも変化しています．しかし，グローバ
ルな視点からみると，日本もその 1つの地域であり，さらにICTであれば，ネットワークやセキュリティ，クラウド，DX（デジタルトランスフォー
メーション）等と，グローバルにおいてもNTT東日本，NTT西日本のようなドメスティックな会社でも抱えている課題はほとんど同じですから，
これまでの経験を活かすことができると思っています．
同時に，グローバルのパートナー
企業とも，NTT Lｔd. やNTT Com
時代に築き上げた関係性をそのまま大切に維持していますから，これを活かして直接的な連携も可能です．
2022年，NTT西日本の新本社ビル
NTT WEST i - CAMPUSの竣工に伴い，オープンイノベーション施設，
QUINTBRIDGEを 開 設 し， パ ー ト
ナー企業の皆様とともに社会課題の解決や未来社会の創造に臨んでいます．すでにオープン時から延べ ５ 万人以上が集い，240回以上のイベントを開催しました．また，未来共創プ
ログラム『Future-Build』をスタートさせ，健康，生活，経済，環境の4 つの分野に，国内外のベンチャーから100件を超える提案が寄せられ，
6 件のビジネス化を検討しています．
QUINTBRIDGEのパートナー企業に対しては，私たち，NTT西日本グ
ループはもちろん，国内外のNTTグ
ループ，米国西海岸，イスラエルな
どのベンチャー企業，大手IT企業などとのマッチングの機会を増やして，さまざまな連携，共創を進めていきたいと思います．

世界を相手に獲得した知見や，盤石な
ネットワークはとても心強いですね．経営
環境や2023年のビジョン等をお聞かせいただけますでしょうか．
足元では，半導体不足，エネルギー
価格の高騰など，大きな社会情勢の変化が生じています．また，情報通
信分野においても，新型コロナウイ
ルス感染症を踏まえ社会生活が変容
し，あらゆる事業 ・ 生活でデジタル化 ・ オンライン化の流れが加速 ・ 定
着する中で，ますます情報通信インフラの重要性が高まっています．
そのような事業環境の中，2022年
6 月の社長就任記者会見で「伝新人輪（でんしんじんわ）」という言葉を掲げました．電信電話ともつながる
語感で，一文字ずつに思いを込めました．「伝」はNTTの伝統と技術を守り磨き続ける．「新」はグローバルな視点を活かした新たな挑戦をする．
そして，「人」は社員，お客さま，地域コミュニティ等あらゆる人とのつながり，そして人を大切にすること．
最後の「輪」はパートナーとの共創の輪を広げるという思いを表現しています．
2023年度はNTT西日本にとって勝負の年で，これまでの電話と光，通信の会社というイメージからAI（人工知能）やIoT（Internet of Things）
等をフルに活用して，先進的で，イノベーティブで魅力的な会社へと大きな変革を遂げる年です．
私たちがめざしているのは，屋台骨となる情報通信インフラを，安定的かつ高品質につなぎ続けるとともに，DXの推進による効率化を通じて，通信インフラを磨き続けること．そして，社会課題解決の先駆者として，
地域やパートナーとのつながりによって地域創生を実現することです．
そのためには，より一層，成長分
野ビジネスの強化も図っていきます．
私たちの強みである設備インフラのノウハウを活かしたインフラビジネ
ス，電子書籍事業やコンタクトセン
ター事業といったグループ会社での事業強化も今後の成長に欠かせません．
具体的には，自治体が抱える産業活性化，雇用創出，高齢化対策などへの対応や，人手不足に陥りがちな
地域企業が求める仕事の効率化などの実現をめざした「地域創生クラウド」展開，一斉 ・ 画一的な教育から，個人の主体的な学修や個別最適化された教育への転換や，学生生活を含めた利便性の向上を図り，特色ある学校づくりを支援するデジタルエ
デュケーション構想を実現するプ
ラットフォーム「エルID」 による，大学向けの教育DXの推進をはじめ，中堅，中小企業向けの複合型ソリュー
ションパッケージ，カーボンニュー
トラルに関する取り組みとしてEV活用による新たな共創，自社データの分析や活用により高度化するキャリ
アインフラビジネスを主な成長分野
ビジネスとして注力していきます．

ICTの力で社会課題解決と
Well-beingを追究
成長分野のビジネスはどれも現代社会には不可欠で，重要なことばかりですね．
日常生活においては，ICT活用がますま
す進んで便利になっていくのですね．
日常生活のデジタル化と同時に，
Well-being志向も高まっています．
こうした中で，私たちはエンタテイ
ンメントサービスの領域でもICTを活用したサービス展開に力を注いでいます．最近はTV CMでも流れている「コミックシーモア」はご存じでしょ2023.35

うか．2022年にサービス開始から18周年を迎えた総合電子書籍サービス
です．2022年 3 月にこのサービスを世界中のお客さまへお届けする第一歩として，海外向けのデジタルマン
ガストア「MangaPlaza（マンガプラザ）」のサービス提供を開始しました．エンタテインメントサービスは，情報端末の進化とともに，次々と新しいサービスが生まれるダイナミックな領域であり，多くのパートナーの皆様とともに新たな文化の創出にチャレンジしたいと考えています．
そして，疾病の予防と早期発見 ・
健康増進はすべての人々にかかわる
重要テーマです．これらは睡眠と深い関係があり，この大きな課題を解決すべく，医療 ・ 介護ベッドおよびマット型睡眠センサーで国内トップシェアを誇るパラマウントベッド社と合弁会社「NTT PARAVITA（パラヴィータ）」を設立して取り組んでいます．睡眠という観点からICTを活用した未病早期発見の支援や健康増進のための情報提供を目的として，
高精度睡眠センサーを活用して睡眠情報を可視化し，専門家による睡眠改善アドバイスや調剤薬局における
健康サポートサービスを提供しています．私たちが研究開発をしてきた
睡眠データを分析するAIエンジンと睡眠のノウハウを掛け合わせて，顕在化していない未病段階で早期発見に取り組んでいきます．

変わる，変えることに違和感を持たないトップとして，これまで大切にしてこられたことを教えていただけますでしょうか．
やはり「人」，そして「人とのつながり」です．リモートワークが定着してきましたが，リモートと対面，それぞれの利点も活かしつつハイブ
リッドで，人のつながりやコミュニ
ケーションを大切にしていきたいと考えています．

それはお客さまやパートナーとのつながりだけではなく，社員とのつながりも同様です．日頃，役員や部門長と接する機会があっても，それ以外の社員と語り合う機会がなかなか持てませんので，西日本の30府県にある支店への訪問や社員とランチ会等を通じた対話の場を設けています．ただ，NTT西日本グループ全社
員は約 5 万人ですから，すべての社
員との対話というわけにはいきませんが，少しでも多くの社員とコミュ
ニケーションを図りたいと思っています．
それから，トップとしては，意思決定において「外部からの視点」を大切にしています．例えば，新しく配属された先で，そこで粛々と行われている業務に対して何かしらの違和感を覚えることがありますよね．
その違和感はたいていの場合，改善や変革すべき課題で，その認識は正しいことが多いのです．それに対して，私は「これ変じゃないか？」と問いかけるようにしています．もちろん，トップである私に，声に出して反論しづらいときもあるでしょう
けれど，私は表情や会話のニュアン
スを注意深く見て決定し，反論にも耳を傾けています．
また，反論の際に「今までの経緯があってこうなっているのです」という理由をよく聞きます．「その経緯がなければどうか」と聞き返すと，「おっしゃるとおりです（変だと思います）」という回答が返ってくることが結構あります．10年前に決めたことをそのまま引き継がなければならないルールはありません．しがらみは捨てて，現時点の判断で正しい，最適だと思うことをやるのです．
最後に，パートナー，研究者，社員の皆様に一言お願いいたします．
まずは研究者の皆さん．NTTとして付加価値を付けられるもの，世の中にないものをぜひ生み出してくだ
さい．IOWN（Innovative Opticaland Wireless Network） 構 想 はNTTグループにとって大きなビジョンであり，世界をリードする技術です．私たちも 2 年後の大阪 ・ 関西万博でしっかりPRしていきます．非常に優秀な頭脳を持った研究者の皆さ

62023.3

んにはグローバルを意識して研究に臨んでいただきたいと思っています．
パートナーの皆さんとは引き続き新しいものを築いていきたいです．
QUINTBRIDGEをはじめ，私たちは非常に広く門戸を開いています． 1
人でも， 1 社でも多くの皆さんと新しいものをつくり，サービスを提供していきたいと思っていますので，2023年度も引き続きよろしくお願いいたします．
そして，社員の皆さん．私たちが社会課題の解決を図り，企業として成長するための要は「人」です．人
権尊重とダイバーシティ＆インク
ルージョン，安全労働，健康経営を推進し，リモートワークを基本とする新たな経営スタイルへの変革を図り，社員の皆さんが自ら働く場所や時間を選択できるワークインライフを推進しています．繰り返しますが，私たちにとって2023年は勝負の年です．成長分野のビジネスを並行して伸ばしていくためにはすべきことがたくさんあります．過去のしがらみ，
経緯にこだわらずに「いま」を見つ

前回はロンドンと日本をインターネット

九州支店の社員さんの作品だと言いまでつないでインタビューさせていただきます．
「書を書いてくれた社員の師匠はしたので，森林社長に直接お目にかか世界で活躍する書道家で，その方は私るのは，NTT Comの副社長時代以が北九州支店にいたときのご近所さん

来の 3 年ぶりです．フランク，フラットだったのですよ．人ってつながっていまなあり方であっという間にその場を和ますよね」と優しく微笑まれました．現在

せてくださる森林社長．いつも以上にはもうすぐ 2 歳を迎えられるお孫さんとま

和やかにお話が進み，つい図々しく森

まごと遊び等をして楽しんでいらっしゃ

林社長の執務室にもお邪魔させていたり，将来はグランパと呼ばせたいとか．

だきました．執務室の入り口にはなんと

人の心と未来を拓く前向きな姿勢とつ

森林社長の似顔絵と昨年 6 月の就任

ながりを大切にするあたたかさ，そして，記者会見で披露した「伝新人輪（で森林社長を語るときに外せないキーワー

んしんじんわ）」の文字が飾られていまド，「ポジティブ」「グローバル」を実した．これは，かつてお勤めであった北感するひと時でした．

めて，良かれと思ったことをぜひ提案してください．私自身のポジティ
ブさはいつまでも変わりません．これからもどんどんポジティブにいきましょう．
（インタビュー： 外川智恵/撮影： 大野真也）※インタビューは距離を取りながら，アクリル
板越しに行いました．

2023.3

7

特別企画

横須賀研究開発センタ

IOWN

地域連携

NTT横須賀研究開発センタの50周年
NTT横須賀研究開発センタ（横須賀通研）は1972
年11月に日本電信電話公社第 3 の研究所として発足
し，2022年に50周年を迎えました．これを記念し，
横須賀通研では2022年12月 9 日に記念イベントを実施しました．記念イベントでは横須賀市市長上地克明氏，衆議院議員小泉進次郎氏からご挨拶をいただ
き，また多くの横須賀市内を拠点とする企業，団体の幹部の皆様にご参加いただき，地域の絆を再確認
しました．

はじめに
天候にも恵まれ，NTT横須賀研究開
発センタ50周年記念講演会が2022年12

お お の

ともよし

あいはら

ひろゆき

あ

ひろふみ

大野
相原
べ

阿部
ひ ぐ ち

樋口

友義†1

からさわ

けい

お か の

やすし

/唐澤

裕之†2

圭†2

/岡野
い ざ わ

裕文†2

/井沢

こういちろう

功一郎

†2

きたはら

/北原

靖†2

み

な

ち

か

こ

は ま だ

たかひろ

ひ ら た

か ず お

す ざ わ

きょうこ

/濱田
/平田

味奈子†2 /須沢

貴広†2
和男†2
恭子†2

智加†2

NTTサービスイノベーション総合研究所 所長†1
NTTサービスイノベーション総合研究所†2

していくことを確認する場となりまし

送方式，海洋通信方式，人工衛星通信のた（写真 1 ， 2 ）．

利用開発，移動通信の研究実用化の 5
テーマを掲げて研究を行う」と宣言され記念講演会

ました．これらのテーマはDIPSという月 9 日に開催されました．当日は横須記念講演会では冒頭の大野友義NTT

日本製汎用電子計算機の普及，光による賀リサーチパーク（YRP）や横須賀市

サービスイノベーション総合研究所所長

基幹通信網の構築，日本初の国産通信衛近隣の企業 ・ 団体と横須賀通研OBを中の挨拶において横須賀通研の紹介と，記星の打ち上げ，自動車電話からスマート

心に約100名のご来賓にご参列いただ

念映像の上映を行いました（写真 3 ）．

フォンへとつながるモバイル通信の発展

き，横須賀通研の過去，現在の事跡を

横須賀通研は1972年11月に開所し，当時というかたちで世の中に広がっていきま

紹介するとともに，改めて地域の絆をの米澤滋電電公社総裁によって「データした．また横須賀通研で花開いた技術と深め，地域連携して社会の発展に貢献

通信のための情報処理方式，大容量伝して，画像符号化技術があります．画像符号化技術は古くはFAXの研究開発に始まり，1980年のG3FAX国際規格制定へと結実し，これが2012年にIEEEマイルストーンを贈呈されました（写真 4 ）．
続く2014年には1975年に開発した高圧
縮音声符号化技術（Line Spectrum
Pair：LSP方式）がIEEEマイルストー

写真 1

写真 3

8

受付

N TTサービスイノベーション
総合研究所 大野所長

2023.3

写真 2

写真 4

50周年イベント運営幹部

IEEEマイルストーン（G3FAX）

ンを贈呈されました（写真 5 ）
．これは

写真 5

IEEEマイルストーン（高圧縮音声符号化技術）

特 別企画

1991年に米国連邦政府音声符号化標準行われました．静止画符号方式JPEGは

真7），小泉進次郎衆議院議員からはサ規格として採用され，1999年の第 3 世

1994年にISOのWG議長として国際標準

イバー空間における差し迫った脅威であ代携帯電話の3GPP，3GPP2にも組み化，映像符号化は1990年にITU-TのWG

るサイバーセキュリティに対応する人材込まれた実績が評価されたことにより議長としてH.261を国際標準化，デジタ育成を横須賀を中心に担っていく構想にます．日本企業では過去41件がIEEEマル放送のベースとなっているMPEG- 2

ついての講演がありました（写真 8 ）．

イルストーンに認定されており（2022は，ISO/IEC JTC1/SC29議長として続いて木下真吾NTT人間情報研究所

年12月時点），東海道新幹線や鉄道の自国際標準化をリードし，米国エミー賞技所長からは，横須賀通研の現役代表と動改札，太陽電池，VHSビデオ，自動術開発部門を受賞しました（写真 6 ）．

して，東京2020オリンピックにNTT研車用カーナビなど，近代化の基盤となっ続く上地克明横須賀市市長からはア

究所が一丸となってチャレンジした成

フターコロナ，ウィズコロナを見据え，果の紹介（写真 9 ），また次の2025大阪 ・また1990年代にはNTTが持つ画像映

サイバー空間とフィジカル空間の融合

関西万博に向けた取り組みを若手 5 人

像符号化技術の積極的な標準化活動がによる解決のアプローチへの期待（写が語りました（写真10〜14）．若手によた技術や業績が認定されています．

写真 6

米 国エミー賞
技術開発部門写真 7

横須賀市上地市長

写真 9

N TT人間情報研究所
木下所長

写真10

N TT人間情報研究所
村岡社員

写真12

N TT社会情報研究所
佐野社員

写真13

N TT未来ねっと研究所
三浦社員

写真 8

写真11

写真14

小泉衆議院議員

N TTコンピュータ＆データ
サイエンス研究所
小塚社員

N TTアクセスサービス
システム研究所
永野研究員

2023.3

9

特別企画

表

写真15

NTT川添副社長

写真16

展示コーナー

10F講堂前（静態展示）

人間研

リモートワールド（ピアノのスケール演奏）

IOWN時代のメタバース

社会研

セキュア光トランスポートネットワーク技術

SocialWell-beingCD研

パーソナライズドサウンドゾーン

MediaGnosis

未来研

超低遅延映像伝送技術

デジタルコヒーレント光伝送技術

AS研

エクストリームNaaS

6G/IOWN構想実現に向けた将来
無線基盤技術

写真17

NTT岡部門長乾杯のご挨拶

写真18

OBの皆様をはじめとする来賓の皆様と介は来賓の皆様の評判が良く，特に若の 昔 話 に 花 が 咲 き ま し た（ 写 真17，

手が元気よく研究に取り組んでいる姿

18）．

最後に川添雄彦NTT代表取締役副社

前回の40周年は東日本大震災の直後られ，盛況のうちに講演会は終了しまということもあって自粛ムードの中でした（写真15）．

の開催でしたが，今回は新型コロナウ
イルス感染症の流行が拡大を迎えつつある状況下，参加にあたっては事前に講演会の開始前，懇親会開催時間中

抗原検査をお願いするなど感染対策になどに，来賓の皆様に分かりやすい展

は細心の注意を払って実施しました．

示を各研究所 2 点程度ピックアップし，

このことは横須賀通研のYRP地区，

デモ展示を行いました．展示内容は表

ひいては横須賀市におけるプレゼンスのとおりです．

の向上，結びつきの強化に大いに役立

NTT R&Dフォーラムには参加でき

ち，将来連携して大きな成果を創出す

な か っ た 来 賓 の 方 々 も 多 く，NTTる礎にできたのではないかと確信してR&Dの最新の研究内容に触れていただ

います．

くいい機会となりました（写真16）．

懇親懇親会会場の様子

おわりに

長から来賓の皆様への感謝の辞が述べ

デモ展示

会

懇親会では岡敦子NTT常務執行役員
研究企画部門長の乾杯のご挨拶の後，

₁₀

1F展示ホール（動態展示）

る大阪 ・ 関西万博に向けた取り組み紹に満足した様子でした．

デモ展示2023.3（上段左から）大野 友義/ 唐澤圭/

濱田 貴広/ 相原 裕之（中段左から） 岡野

靖/ 平田 和男/

阿部 裕文/ 井沢 味奈子（下段左から）須沢 恭子/ 樋口 功一郎/
北原 智加
NTT 横須賀研究開発センタは，今後も社会課題の解決と新たな価値創造を通じて人々の豊かで幸福な社会の実現に取り組んでいきます．

◆問い合わせ先

NTTサービスイノベーション総合研究所
 企画部
TEL 046-859-5003
E-mail sv-jousen-koho-ml hco.ntt.co.jp

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術
プラズモンとは電荷の疎密波であり，その制御技術はプラズモニクスと呼ばれナノフォトニクス，センサ等への応用が進んでいる．
2 次元半導体におけるプラズモンは，電気的に制御可能であるという特徴により注目を集めている．
本特集では，NTT物性科学基礎研究所における 2 次元半導体を用いたプラズモン制御に関連した研究成果を紹介する．

プラズモニクス

グラフェン

光検出器

結晶状ネットワーク

トポロジカル量子計算

Plasmonics
12

2023.3

14

半導体 2 次元系におけるプラズモン研究の概要と展望
NTT物性科学基礎研究所で進めているプラズモン制御応用，およびプラズモンを利用した基礎物性解明をめざした研究の概要と展望について紹介する．

17

グラフェンを用いたテラヘルツプラズモンの動的空間制御
グラフェンプラズモンの閉じ込めや反射を電気的に制御した結果について紹介する．

20

グラフェンにおける超高速光−電気変換プロセスの解明
NTT物性科学基礎研究所が開発した超高速グラフェン光検出器とその測定技術，およびその結果明らかになった動作原理について紹介する．

24

エッジマグネトプラズモン結晶の理論提案
結晶状のネットワークにおけるプラズモン伝播を理論的に調べた結果について紹介する．

28

2 次元電子 ･ 正孔系におけるプラズモン伝導の時間分解測定
ゲート電圧によって電子と正孔を切り替えることで単一の試料において両極性のプラズモ
ン伝導を時間領域で観測した実験について紹介する．

主役登場

熊田

32

倫雄（NTT物性科学基礎研究所）

2 次元系における高速電荷ダイナミクス研究2023.313

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

プラズモニクス

グラフ

ェン

半導体

半導体 2 次元系におけるプラズモン研究の概要と展望
プラズモンとは電荷の疎密波であり，センサ等に利用されています．近年では，光をプラズモンに変換し，光の回折限界より狭い領域を伝播させることが可能であることから，新たな情報担体としても注目されています．本特集では，NTT 物性科学基礎研究所で進

のりお

くまくら

倫雄

熊倉

†１

めているプラズモン制御応用およびプラズモンを利用した基礎物性

NTT 物性科学基礎研究所† 1

解明をめざした研究の概要と展望を紹介します．

NTT 物性科学基礎研究所

かずひで

一英

†2

所長† ２

温度における熱エネルギーよりクーロ

波数の光より波長が短く，光の回折限

ンエネルギーが高いために，プラズマ

界 ＊ １ より小さい領域に閉じ込めるこ

気体の温度を上げていくと，原子核の振る舞いが気体中とは大きく異なっとが可能であるという点があります．

から電子が分離し，正イオンと陰イオてきます．固体中で電子密度に偏りがこの利点を活かすことで，ナノ領域でンが生成されます．このような電離し生じると，それを打ち消す方向に電場のプラズモンの制御・応用をめざした

た状態をプラズマと呼び，自然界ではが発生します．この電場により電子は技術を「プラズモニクス」と呼びます

雷やオーロラに見ることができます．

加速され，電荷密度が一様な状態に向（図 2 ）．プラズモニクスの代表的な例

高い熱や電圧を印加することで人工的かいますが，慣性によって行き過ぎてとして，バイオセンサが挙げられます．

にプラズマを生成することも可能であ

また引き戻されるような，ばねの縦波

これは，金属ナノ粒子におけるプラズ

り，溶接や半導体加工，核融合等で利に似た電荷振動が起きます（図 １ ）．

モンが金属表面の状態に敏感であるこ用されています．ここまで示した例はこのプラズマ振動を量子として扱う場とを利用しており，ターゲットとなる

すべて気体中のプラズマですが，金属合に「プラズモン」と呼びます．

分子等が金属表面に付着した際に起こプラズモンとはや半導体等の固体中でも自由電子に由

します．

くまだ

熊田

来したプラズマが存在します．ただ，固体中では電荷密度が高く，一般的な

プラズモニクス
プラズモンの特徴の 1 つに，同じ周るプラズモン周波数変化や減衰を検出するものです．ほかにも，金属ナノ粒
子や針の先端でプラズモン電場が増強されることを利用した表面増強ラマン
分光（または先端増強ラマン分光），
高効率光電変換等に応用されています．さらに近年では，光をプラズモンに変換してナノ領域での伝播を制御す
るナノフォトニクスや，光の波長より小さい周期構造におけるプラズモン電

図1142023.3

プラズモン（上）とばねの縦波（下）図１ プラズモン（上）とばねの縦波（下）＊1回 折限界：光の回折による光学分解能の限界．波長に比例します．

特集※図はそのまま使用でお願いします．

場を用いて，物質の光学的な性質を人工的にデザインするメタマテリアルの分野でもプラズモニクスが注目を集めています．

半導体 2 次元系におけるプラズ
モン
一般的にプラズモニクスの研究・応
用は，金属表面に現れる表面プラズモ※図はそのまま使用でお願いします．
ンを用いて行われていますが，金属の表面プラズモンは，ロスが大きい，制御性が乏しいといった問題があり，応用範囲が限定されています．一方，私たちは半導体積層構造中に 2 次元的に

図2

閉じ込められた電子層や炭素の 1 原子

プラズモニクスの応用例
図2 プラズモニクスの応用例層であるグラフェンにおけるプラズモンに注目して研究を行っています．これらの半導体 2 次元系では，外部電場を調整することによりプラズモンの特性を変調可能であり，これによってプ
ラズモン素子の電気的制御が可能となるという大きな利点があります．また，
2 次元面に垂直に磁場を印加すると，

図3

試料端に沿って 1 次元的に伝播する
エッジマグネトプラズモンと呼ばれる特殊なプラズモンが現れることが知られています（図 3 ）．さらに，半導体

グラフェンプラズモン，エッジマグネトプラズモンの概念図
図3 グラフェンプラズモン，エッジマグネトプラズモンの概念図

NTT 物性科学基礎研究所での取り組み■グラフェンを用いたテラヘルツ
プラズモンの動的空間制御
グラフェンにおけるプラズモンは，では金属と比べて電荷密度が低いこと

NTT 物性科学基礎研究所では，半テラヘルツ〜中赤外領域でロスが小さからクーロンエネルギーが相対的に小導体 2 次元系におけるプラズモンに関い，一定周波数での波長が電荷密度にさく，力の弱いバネの波のように，プして，応用・基礎物性解明の両面からよって変化する，という特性がありま

ラズモンの速度は遅く波長は短くなり研究を進めています．本特集は，最近

す． 1 番目の記事では，電荷密度をます．波長が短いほど狭い領域に閉じ進展のあった ４ つのトピックスに関す

ゲート電圧によって空間的に変化させ込めることが可能であり，金属表面プるものです．詳細は各記事を読んでいることにより，特定の場所に，特定のラズモンでは不可能な領域での応用がただくとして，ここでは，ごく簡単な

周波数のプラズモンを励起させること期待されています．

概要を紹介します．

に成功した成果を紹介します（1），（2）．
この成果を発展させることで，グラフェン上に動的制御可能なプラズモン

2023.315

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

回路を構築することをめざしています．

特性を測定することで，系の状態を調■グラフェンにおける超高速光−べるという基礎研究に関する成果で電気変換プロセスの解明

す．特殊な半導体積層構造中に形成さをれた 2 次元電子系と 2 次元正孔系が共使ったグラフェン光検出器として世界存した系において，エッジマグネトプ

最高動作速度220 GHz を実現し，グラズモン伝導の時間分解測定を可能とラフェンにおける光−電気変換プロセ

した成果です（7），（8）．これにより，こスを明らかにした成果に関するものでの系における高周波伝播速度や減衰メ．光検出器は情報通信，セン

カニズム等の物性が明らかになりま

サ等で利用されている光技術のキーデす．この研究を発展させることで，将バイスですが，この成果は超広帯域高来的には，トポロジカル量子計算への速光検出器としてのグラフェンの潜在応用をめざしています．

2 番目の記事は，光熱電効果

す

＊2

（3）
，
（4）

能力の高さを示したものです．この成果を応用することで，オンチップでのプラズモン励起，検出も可能となりま

2005年に初めてグラファイトから剥す． 1 番目の記事で議論しているプラ

離するかたちでグラフェンが作製されズモン回路と組み合わせることで，プて以来，さまざまな原子層 2 次元物質

ラズモンの伝播を動的に制御可能となやそれらの積層により自然界には存在ることが期待されます．

しない物質が作製可能となり，材料研■エッジマグネットプラズモン結

究は飛躍的に進展しています．これら

晶の理論提案の新規材料では，新たなプラズモン機

3 番目の記事は，周期的に加工され能の発見やプラズモンを利用した物性

た 2 次元人工結晶構造におけるネット

解明が期待されています．NTT 物性

ワークをエッジマグネトプラズモンが科学基礎研究所では，基礎・応用両面

伝播する際の現象や機能性を理論的にから半導体 ２ 次元系におけるプラズモ．エッジマグン研究を進めており，これらの研究に

ネトプラズモンの伝播を光に近い描像

携わる研究者間のコラボレーションにで理解し，得られた知見を光の操作性よる独創的な視点でインパクトの高い向上に利用することを模索しています．

成果を継続的に創出することをめざし■2 次 元 電 子・ 正 孔 系 に お け る

ます．

解析した成果です

（5）
，
（6）

プラズモン伝導の時間分解測定手法
4 番目の記事は，プラズモンの伝播

＊2

16

今後の展望

光
 熱電効果：物質に吸収された光が熱に変換され，物質中に生じた熱勾配により電圧が発生する効果．これを利用することで，光信号を電気信号に変換できます．

2023.3■参考文献（1） 熊田：“ グラフェンを用いたテラヘルツプラ
ズモンの動的空間制御，” NTT 技術ジャーナ
ル，Vol.35，No.3，pp. 17-19，2023．
（2） N. H. Tu, K. Yoshioka, S. Sasaki, M.
Takamura, K. Muraki, and N. Kumada:“Active spatial control of terahertz
plasmons in graphene,” Communications
Materials，Vol.1, No.7，2020.
（3） 吉岡 ・ 若村 ・ 熊田：“ グラフェンにおける超高速光─電気変換プロセスの解明，” NTT
技術ジャーナル，Vol.35，No.3，pp. 20-23，
2023．
（4） K. Yoshioka, T. Wakamura, M. Hashisaka, K.
Watanabe, T. Taniguchi, and N. Kumada:“Ultrafast intrinsic optical-to-electricalconversion dynamics in a graphene
photodetector,” Nat. Photon.，Vol.16,
No.10，pp.718-723，2022.
（5） 佐々木：“ エッジマグネトプラズモン結晶の理論提案，” NTT 技術ジャーナル，Vol.35，
No. 3 ，pp. 24-27，2023．
（6） K. Sasaki: “Band structures of edge
magnetoplasmon crystals,” Phys. Rev. B，Vol.105, No.7，075312，Feb. 2022.
（7） 鎌田 ・ 入江 ・ 熊田 ・ 村木：“ ２ 次元電子 ・正孔系におけるプラズモン伝導の時間分解
測 定，” NTT 技 術 ジ ャ ー ナ ル，Vol.35，
No.3，pp.28-31，2023．
（8） H. Kamata, H. Irie, N. Kumada, and K.
Muraki：“Time-resolved measurement of
ambipolar edge magnetoplasmon transport in
InAs/InGaSb composite quantum
wells,” Phys. Rev. Res.，Vol.4, No.3，
033214，Sept. 2022.

（左から）熊田  倫雄 / 熊倉  一英
近年，グラフェンをはじめとする 2 次
元材料研究が著しく発展しており，それらの材料におけるプラズモン研究の重要性も増しています．今後も，基礎 ・ 応用
両面から，独創的で国際的に高い水準の研究を推進します．

◆問い合わせ先NTT 物性科学基礎研究所
量子固体物性研究グループ
TEL 046-240-3418
E-mailnorio.kumada.rb

hco.ntt.co.jp

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

プラズモン

グラフェ

ン

御

動的空間制

グラフェンを用いた
テラヘルツプラズモンの動的空間制御
グラフェンではプラズモンの特性を電気的に制御可能です．この特性を利用し，電気的に指定した場所に所望の周波数のプラズモンを励起できることを実証しました．この技術は，プラズモン導波路やスイッチなどの素子へ応用可能です．

くまだ

熊田

のりお

倫雄

NTT 物性科学基礎研究所ています．特に，ナノ領域でプラズモて電気的にプラズモンの伝播速度や波ンを使って情報を伝送するナノフォト長を制御できるという金属にはない機

プラズモンとは電荷の疎密波であ

ニクスでは，これらの問題により実用能を有しています．これらの利点により，電磁波と比べて波長が短く回折限化が進展していません．この状況におり，電気的制御可能なナノフォトニク

界以下の領域に閉じ込めることが可能

いて，金属に替わるプラズモニクス材

スの実現が期待されます．それ以外にという特徴があります．この特徴を活料として現在注目を集めているのがグも， 特 性 変 調 可 能 な メ タ マ テ リ ア

かし，プラズモン制御による応用をめ

ラフェンです．グラフェンプラズモン

ル ＊ １ など，新たな応用の可能性が指ざした技術をプラズモニクスと呼びまは，テラヘルツ〜中赤外領域でロスが摘されています．

す．本特集記事『半導体 2 次元系にお小さいことが知られています．また，（1）けるプラズモン研究の概要と展望』

金属表面プラズモンより波長が短く，で述べられているとおり，プラズモニ

より小さい領域に閉じ込めることがで

クスはバイオセンサ等で実用化されてきるという利点があります．具体的にグラフェンプラズモンの波長λと周います．これまでのプラズモニクスはは，電磁波をグラフェンプラズモンに

波数 f の関係はλ∝√￣n /f 2であり，金属表面に励起される表面プラズモン

変換することにより，電磁波の波長の電荷密度 n に依存します．この式は，を利用して行われてきましたが，ロス

1000分の 1 の領域に閉じ込めることが同じ周波数であっても，電荷密度が低が大きい，制御性が乏しいといった金可能です．さらに，グラフェンプラズ

くなると波長は短くなることを意味し属では避けることができない問題があモンの波長と周波数の関係は電荷密度ています．したがって，電荷密度が急り，それによって応用範囲が制限されによって変化するため，ゲートによっ峻に変化する界面があった場合，屈折グラフェンプラズモンす．（許諾済み）

グラフェンプラズモンの電気的制御率の異なる媒質に光が入射するときと同様に，プラズモンの反射が起きます．電荷密度は，ゲート電極を用いて電気的に変化させることが可能なため，原理的には電気制御可能なプラズ
モン素子や回路を実現可能です（図 1（a）電荷密度境界でのプラズモン反射
電荷密度の差に応じて反射率が変化します

図1（b）メタルゲートの有無によるプラズモンの反射

電荷密度が一様であっても，電気的に制御できない反射が起きてしまいます

グラフェンプラズモンの反射＊1メ
 タマテリアル：光の波長より小さい周期的な構造におけるプラズモン電場を用いて物質の光学的な性質を人工的にデザインする技術．

図1 グラフェンプラズモンの反射．
2023.317

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術（a））．このような，グラフェンプラズ
モンのアクティブ制御に関する理論は2011年に発表されていますが，実験的にはこれまで実証されていませんでした．その主な原因は理論コンセプトを正しく実装するためのデバイス作製の難しさにあります．プラズモン波長より十分短い領域で電荷密度を急峻に変化させる必要がありますが，一般的に用いられている金属ゲートでは，遮蔽効果＊２（a） 試料構造によりゲートがある領域とな（b） テラヘルツ分光によるプラズモン測定

図2

試料構造と測定手法

い領域でプラズモン電場の分布が大きく変化し，その境界でプラズモン反射層ゲートとして用いることにより，

図2 試料構造と測定手法

された共振器におけるプラズモン共鳴が起きてしまいます（図 １（b））．このZnO ゲート上のグラフェンおよび Si

によるものだといえます．今回の実験

反射は，グラフェンの電荷密度にかかゲート上のグラフェンの電荷密度（nZnO

では，この共鳴周波数もゲートによりわらず金属ゲートの有無によって引きおよび n Si）を独立に制御できる構造変化させることに成功しています．こ起こされるもので，制御できません．

グラフェンプラズモン制御の実証
本稿で紹介する成果は，金属ではな
く高抵抗の酸化亜鉛（ZnO）薄膜を18となっています（図 2（a））．この試料の結果は，ゲート電圧を調整すること

におけるプラズモン応答は，短冊とはにより，指定した場所に，所望の周波

垂直の電場を持ったテラヘルツ光を照数でプラズモンを励起できるというこ射し，その透過・吸収を測定することとを示しています．このようなプラズで調べました（図 ２（b））．

モン励起のアクティブな空間制御は共ゲート材料として用いることによって，

図 3 は，この試料におけるテラヘル

金属ゲートでの制御不能な反射を回避

ツ波のスペクトルです．グラフェンのし，グラフェンプラズモンの閉じ込め

電荷密度が一様なとき，グラフェンに

さらに，n ZnO および n Si の差を変化（2）や反射を電気的に制御した結果です ．

よるテラヘルツ光の吸収は，周波数のさせていくことで，境界でのプラズモ

前述のとおり，通常の金属ゲートの減少とともに単調に増加しています．

ン反射率を連続的に変化させることも問題は，遮蔽効果によりゲートの有無

これは加工していないグラフェンで観可能です．図 4 は n Si を一定値に固定でプラズモンの電場分布が大きく変化測される一般的な振る舞いで，確かにし，nZnO を変化させたときのスペクトしてしまうことに由来します．一方，ZnO ゲートによる制御できないプラ

ルです．電荷密度が一様な状態から，ゲート電極の抵抗が十分高い場合，ズモン反射が起きていないということ

密度差を大きくしていくと，反射率のゲート電極中の電荷がプラズモン周波を示しています．一方，ZnO ゲート

増大に伴い共鳴ピークが大きくなって数で振動する電場に追随できず，遮蔽および Si ゲートを調整し，どちらかいることが分かります．実験的に得ら効果が抑制されます．そこで，私たちの領域の電荷密度をゼロの点（電荷中れた反射率の振る舞いは，光の反射では作製温度を調整することで高抵抗化

性点：Charge Neutrality Point）

も用いられるフレネルの法則

した厚さ20 nm の ZnO をゲートとしとした場合，スペクトルにピークが現て用いました．実験で使用した試料れています．電荷密度ゼロの領域ではは，幅 2 μm，間隔 4 μm の短冊状にプラズモンは励起されないため，この加工した ZnO と低ドープ Si 基板を 2

ピークは電荷密度が有限な領域に形成

2023.3振器だけでなく，導波路やスイッチに応用可能です．

＊2遮 蔽効果：外部から電場が加わると，金属中の自由電子が移動し金属内部の電場を打ち消す現象．

特集

図3

電荷密度変調によるスペクトルの変化

図3 電荷密度変調によるスペクトルの変化（a）nSiを一定値に固定し，nZnOを変化させたときのスペクトル
図4nZnO－√‾
nSi√‾（b）電荷密度変調によるプラズモン反射率の変化

プラズモン反射制御

図4 プラズモン反射制御

R= √‾とよく一致しました（図n ＋√‾n速度・位相を制御するような実験へと．このプラズモン反射率４（b）の赤線）

発展させていきたいと考えています．

ZnO

Si

の連続的な制御はプラズモンモジュ
レータやスプリッタ等に応用可能です．

今後の展望
これらの成果から，理論的に提案されている電気的制御可能なプラズモン
回路の実装に向けたプラットフォームを準備できたといえます．今後，空間的にプラズモンを伝播させ，その方向・■参考文献（1） 熊田 ・ 熊倉：“ 半導体 2 次元系におけるプラズモン研究の概要と展望，” NTT 技術ジャー
ナル，Vol. 35，No. 3 ，pp. 14-16，2023．
（2） N. H. Tu, K. Yoshioka, S. Sasaki, M.
Takamura, K. Muraki, and N. Kumada ：“Active spatial control of terahertz plasmonsin graphene，” Communications Materials，Vol. 1, No. 7, 2020.

熊田 倫雄
グラフェンプラズモン制御に関する研
究は，まだまだ応用までは隔たりが大きい状況ですが，プラズモン伝播方向等の電気的制御は，そのブレークスルーとなると期待しています．

◆問い合わせ先NTT 物性科学基礎研究所
量子固体物性研究グループ
TEL 046-240-3418
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2023.3

hco.ntt.co.jp

19

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

グラフェン

光検出器

テラヘルツ スエレクトロニク

グラフェンにおける超高速光−電気変換プロセスの解明
グラフェン光検出器は広帯域の光に対して高感度かつ高速に電気応答すると期待されており，既存半導体デバイスを超える性能を発揮する可能性があるとして近年注目されています．しかし，これまでゼロバイアス下における実証動作速度はデバイス構造や測定機器の問題で大きく律速されており，グラフェン本来の性質が調べられておらず動作原理が解明されていませんでした．本稿では，NTT研究所が開発した超高速グラフェン光検出器とその測定技術，そしてその結果明らかになった動作原理を紹介します .

かつまさ

吉岡

克将

くまだ

のりお

熊田

わかむら

若村

たろう

太郎

倫雄

NTT 物性科学基礎研究所

はデバイス構造や測定機器の問題によ由来する電流遅延を取り除き（図 1

り約70 GHz に制限されており，200（a）），電流読み出しにオンチップテラ

GHz を超えるという理論的期待に大ヘルツ分光技術（3）を適用しました（図光信号を電気信号に変換する光検出

きく及んでいない状況でした．また，

1（b））．光熱電効果を使ったグラフェ

器は，情報通信，センサ等で利用されこれらの問題により，グラフェン本来

ン光検出器においては，電荷密度にているあらゆる光技術のキーデバイスの応答が調べられておらず動作メカニ

よって光−電気変換効率が大きく変わです．既存の半導体デバイスが動作しズムが不明瞭であるために，グラフェることが知られています．したがって，ない広帯域の光に対して高速で動作す

ン光検出器の性能を最大限引き出すた

電荷密度を制御するためのゲート構造

る光検出器を実現することができれめの設計指針が確立されていませんでをデバイスにつくり込む必要がありま

ば，これまでに利用されていない波長した．したがって，200 GHz の動作速

す．ゲート電極は良導体である必要が帯を使った広帯域通信や，さまざまな度を実証するとともに，グラフェンにあるため，一般的に金などの金属材料

波長領域の光センサを使った高度な情

おいてどのようなプロセスによって光を使用しますが，これによってグラフェ

報処理といった新しい技術の発展が可

信号が電気信号に変換されているのか

ンとゲート電極間の静電結合に由来す

能になります．グラフェンは，これらといった本質的な物性を明らかにする

る電流遅延が生じてしまうために，グの要求を満たすと期待されている有望ことが，グラフェン光検出器のさらなな材料です ．これまでのグラフェンる発展に向けて課題となっていました．

光−電気変換素子としてのグラ
フェン

（1）

光検出器に関する研究により，テラヘ
ルツ波から紫外光までの超広帯域 ＊ 1
で動作すること，わずか原子一層で（2）よる超高速光電流検出
グラフェン光検出器における超高速が可能であることが示されています．

光−電気変換の実現には，光照射のオを用いることン・オフに光電流が遅延なく追随でき

で，消費電力および信号雑音比の観点るデバイス構造と，その電流を高速でで応用に向けて必要とされるゼロバイ

読み出す技術が必要となります．そのが実現されています．しために，酸化亜鉛（ZnO）薄膜をゲー

かし，ゼロバイアス下の実証動作速度

ト材料として用いることで静電結合に

アス動作

＊3

＊2

2023.3＊1

新規デバイス構造と測定手法に2.3％もの光を吸収するため高効率化
さらに，光熱電効果

20

よしおか

＊2

＊3

超
 広帯域：一般的な半導体光検出器の場
合，材料固有のバンドギャップ以下の光を吸収できないため，長波長（シリコンの場
合は 1 µm 程度以上）の光に対して感度がありません．一方，グラフェンはゼロバン
ドギャップであるため，テラヘルツ波（波長：〜 1 mm）に対しても感度があります．
光 熱電効果：ゼーベック係数（温度差と電圧の関係を表す係数）の異なる物質の接点に温度差をつけた際に電圧が生じる現象が熱電効果です．特に，光照射によって温度を変化させる場合を光熱電効果と呼びます．
ゼ ロバイアス動作：ソース ・ ドレイン電極
間に電圧を印加しないで行う動作を指します．特に，グラフェンではソース ・ ドレイ
ン電圧を印加すると大きな電流が流れてしまうため，ゼロバイアス動作が必須と考えられています．

特集Ήͤɿとが可能になりました．

グラフェンにおける光−電気変換プロセスの全貌
図 2（a）は作成したデバイスの中でもっとも速い応答を示した光電流の実（a）グラフェン光検出器の模式図．グラフェンを絶縁体である六方晶窒化ホウ素（hBN）で挟んだ(a) 䜾䝷䝣䜵䞁ග᳨ฟჾ䛾ᶍᘧᅗ䠊䜾䝷䝣䜵䞁䜢⤯⦕య䛷䛒䜛භ᪉ᬗ❅໬䝩䜴⣲䠄hBN䠅䛷ᣳ䜣䛰䜒䛾䛻䠈㔠
ものに，金属のソース，ドレイン電極を接続しています．表面をアルミナ（Alᒓ䛾䝋䞊䝇䠈䝗䝺䜲䞁㟁ᴟ䜢᥋⥆䛧䛶䛔䜎䛩䠊⾲㠃䜢䜰䝹䝭䝘䠄Al2O3䠅⤯⦕⭷䛷そ䛳䛯ᚋ䠈㓟໬ள㖄䠄ZnO䠅
2O3）絶縁膜で覆っ䜢䝀䞊䝖䛸䛧䛶ᡂ⭷䛧䜎䛧䛯䠊
た後，酸化亜鉛（ZnO）をゲートとして成膜しました．

A
ZnOΈϒΞ杌㧆

↚杌㶒

γωέ↚

έσϒά↚

㥭≋䕹
杌㧆

Οςͺω杌㧆

時間波形を示しています．これをフーリエ変換することにより，光電流の各周波数成分を調べたのが図 2（b）です
が，これにより作成したグラフェン光検出器の 3 dB 帯域幅が220 GHz に達することが分かりました．この値は，これまでに報告されている70 GHz よ

ΆοΫͽω
↚㥭≋⚹

↚ὮⱟΏͺΙΗΓϒΏ杌㧆（b）オンチップテラヘルツ分光回路の顕微鏡写真．グラフェン光検出器にポンプ光を照射することで生䜸䞁䝏䝑䝥䝔䝷䝦䝹䝒ศගᅇ㊰䛾㢧ᚤ㙾෗┿䠊䜾䝷䝣䜵䞁ග᳨ฟჾ䛻䝫䞁䝥ග䜢↷ᑕ䛩䜛䛣䛸䛷⏕䛨䛯ග㟁ὶ䛿䝗䝺䜲䞁㟁(b)ᴟ䜢ఏᦙ䛧䠈ගఏᑟ䝇䜲䝑䝏䛻䝥䝻䞊䝤ග䜢↷ᑕ䛩䜛䛣䛸䛷᳨ฟ䛥䜜䜎䛩䠊
じた光電流はドレイン電極を伝搬し，光伝導スイッチにプローブ光を照射することで検出されます．

図1

りも 3 倍以上高速であり，200 GHz
を超えるという理論的期待を達成していることから，デバイス構造や測定手

超高速光‒電気変換の測定系

法に律速されないグラフェン本来の応ᅗ1 ㉸㧗㏿ග–㟁Ẽኚ᥮䛾

答を初めて引き出すことに成功したとᐃ⣔

ラフェン光検出器の動作速度を律速し術を用いることにより，前述のグラフェ

結論付けることができます．そこで，てしまうことになります．そこで，本ン光検出器が実現する非常に高速な応得られた光電流の動的応答がどのよう研究では成長条件によって高周波応答

答の計測を可能にしました．この手法な物理プロセスによって決まっているを制御することのできる ZnO 薄膜をでは，オンチップで光伝導スイッチをのかを調べるために，まず光電流の減ゲート電極材料として用いることでことおして電流を検出することにより，衰時間に着目してグラフェンの移動度の問題を解決しました．一般的な金属～ 1 THz に迫る測定帯域を実現してが異なる複数のデバイスを作成し，各材料では良導体であると同時にテラヘいます．図 1（b）に示すとおり，グラデバイスの減衰時間とゼーベック係数

ルツ領域の高周波信号を反射してしま

フェン光検出器にポンプ光（フェムトを比較しました（図 3 ）．その結果，うことが原因で電流遅延が生じます．

秒レーザーパルス）を照射することでグラフェンの移動度が低いほど減衰時

これに対して ZnO 薄膜を使うと，直生じた光電流は，ドレイン電極を伝搬間が短くなるということが分かりまし流信号に対して良導体でありながらテ

し，光伝導スイッチに到達します．光

た．これにより，グラフェンの光電流

ラヘルツ領域の高周波信号に対して透伝導スイッチはプローブ光（同じくフェの減衰は，光照射によって高くなった明となる特異な状況をつくり出すこと

ムト秒レーザーパルス）が当たっていグラフェン中の電子温度が，欠陥を介ができるため，グラフェンの電荷密度

る瞬間のみ良導体になるため，グラした音響フォノンとの衝突によって低を制御しながらも，電流遅延を生じさフェンから生じた光電流と，プローブ

下していくことによって起こることがせないという一石二鳥の状況をつくり

光のタイミングが重なっているときだ

分かりました．移動度が低く欠陥が多出すことができます ．これにより，け電流計に信号が流れます．したがっい試料のほうが，一度の衝突で失うエ

光照射のオン・オフに光電流が遅延なて，ポンプ光とプローブ光の時間差をネルギーが大きいために減衰時間が短く追随できるデバイス構造を実現する

時々刻々と変化させることで，連続的くなり，より高速な光検出器が作成でことができました．光電流の読み出し

なストロボ撮影のように，光電流の波きるという仕組みです．一方，光検出には，一般的には高速のオシロスコー

形を極めて高い時間分解能で計測する器の感度に対応するゼーベック係数はプ等が用いられますが，エレクトロニ

ことが可能になります．これらのとお

移動度が高いほど大きくなっているこ

クスの帯域制限により100 GHz を超り，デバイス構造および測定方法を工とから，グラフェン光検出器においてえる高速な応答を測るのは困難です．

夫することで，グラフェンにおける超応答速度と検出感度の間にはトレード

そこで，オンチップテラヘルツ分光技

高速光−電気変換プロセスを調べるこ

オフの関係があることが分りました．

（4）

2023.321

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

図2

動作速度220 GHzの実証ͤɿ吓呎吰吚吆ಀᩘ

るか，②光照射後，光電流が発生するまでの時間が変化しているか，のどちらかであると考えられます．そこで，①の効果を確かめるために，図 4（b）(µV/K)に示したとおり，デバイスの長さやポンプ光の照射位置を変えながらピーク
シフトを計測することで，電流の伝搬が原因であるかどうかを調べました．
その結果，すべての結果が同一直線上

ῶ⾶᫬㛫

に乗ることから（図 4（c）），グラフェ(ps)

きないほど短く，ピークシフトの原因

ンにおける光電流の伝搬時間は観測では①ではなく②にあるということが分かりました．この早さの原因はグラフェンがギャップレスであることに起⛣ືᗘ ×105 (cm2/Vs)

因します．この場合，発生した電流自䠄ୖ䠅䝊䞊䝧䝑䜽ಀᩘ䠄ឤᗘ䛾ᣦᶆ䠅䠊䜾䝷䝣䜵䞁୰䛾㟁Ꮚᩓ஘䛜ᑠ䛥䛟䠈⛣ືᗘ䛜㧗䛔䛸䛝䛻ឤᗘ䛜㧗䛟䛺䜚䜎䛩䠊

身は伝搬せずとも，電極近傍に元々存䠄ୗ䠅ῶ⾶᫬㛫䠄ືస㏿ᗘ䛾㏫ᩘ䠅䠊⛣ືᗘ䛜㧗䛟䛺䜛䛸䠈Ḟ㝗䜢௓䛩䜛ᩓ஘䛜ῶᑡ䛧⦆࿴᫬㛫䛜ቑຍ䠄㏿ᗘ䛜పୗ䠅䛧䜎䛩䠊

図3

検出感度と動作速度のトレードオフ
ᅗ3 ᳨ฟឤᗘ䛸ືస㏿ᗘ䛾䝖䝺䞊䝗䜸䝣22

在する電子を，光照射によってつくられた電場が光の速さで伝わって押し出すことで電流が生じるため，伝搬を待したがって，実際に光−電気変換素子ているのかを調べるために，光電流のたずして瞬時に電流が流れることがでとして応用を考える場合には，応答速電荷密度依存性を調べました（図 4

きます．さらに，光電流の発生時間が度が求められる場合には移動度の低い（a））．その結果，電荷密度が減少する

変化する理由は，光熱電効果が電子温グラフェンを，検出感度が求められるにつれてピークの位置が約 4 ピコ秒遅度を電圧に変換する効果であるのを踏場合には移動度の高いグラフェンを使れることが分かりました．このようなまえることで説明できます．すなわち，うといった具合に，使用用途に合わせ巨大なピークシフトは前例がなく，光光照射直後の非平衡な電子状態が，バてグラフェンの移動度を最適化する必−電気変換プロセスを解明するうえでンド内電子−電子散乱を通じてフェル要があることが分かりました．

重要な手掛かりになります．その原因

ミ・ディラック分布 ＊ 4 に落ち着くこ

続いて，光電流の発生および伝搬のの候補は 2 つあり，①グラフェン中をと，そしてこの熱平衡化にかかる時間

応答がどのようなメカニズムで決まっ電流が伝搬している時間が変化していがグラフェンの電荷密度によって大き2023.3

特集(a)め，プラズモン回路の実現に向けて大䜾䝷䝣䜵䞁㟁Ⲵᐦᗘ
኱: 1.4×1016/m2

きな一歩が踏み出せると期待していᑠ: ࠥ0/m2ます．
㟁ὶ ௵(ព༢఩ )■参考文献

時間 (ps)
（ps）
㚓旤

(c)

(b)

含呎吆后听吟(ps)ᑠ䊹㟁Ⲵᐦᗘ䊻኱䠄a䠅 䜾䝷䝣䜵䞁୰䛾㟁Ⲵᐦᗘ䜢ୗ䛢䛶䛔䛟䛸䠈ග↷ᑕᚋ䛻㟁ὶ䝢䞊䜽䛸䛺䜛᫬㛫䛜4 ps㐜䛟䛺䜚䜎䛩䠊䠄b䠅ᐃ㓄⨨䛾ᶍᘧᅗ䠊㟁ὶ䛿ୗ䛾䝗䝺䜲䞁㟁ᴟ䛛䜙ᘬ䛝ᢤ䛔䛶䛔䜎䛩䠊䠄c䠅 䝢䞊䜽䝅䝣䝖䛿䜾䝷䝣䜵䞁䛾㛗䛥䜔䝇䝫䝑䝖఩⨨䛻౫Ꮡ䛧䜎䛫䜣䠊

図4

光電流応答時間の電荷密度依存性
ᅗ4 ග㟁ὶᛂ⟅᫬㛫䛾㟁Ⲵᐦᗘ౫Ꮡᛶ

く変化することを明らかにしました．

積で成膜されたグラフェンの品質は剥以上の結果により，グラフェンに光が離によって得られたものより劣ります

照射されたとき，どのように光電流がが，成膜技術の発展により，その差は発生し，グラフェン中を伝わり，減衰

年々縮まっています．今後，量産化をするのかという超高速光−電気変換プ

可能にする大面積グラフェンを用いたロセスの全貌を明らかにすることに成光検出器の評価を行いたいと考えてい功しました ．

ます．また，グラフェンをはじめとす

（₅）

今後の展開

る 2 次元物質（単層または数層の原子層物質）を積層することで自然界に存今回の成果により，広帯域高速光検在しない物質を創造する研究がさかん

出器としてのグラフェンの潜在能力のに行われており，この技術を駆使する高さが示されました．しかし，今回実ことでさらなる高速動作を実現する物

験に使用したグラフェンはグラファイ質の探索を行いたいと考えています．

トから手作業で剥離したものであり，さらに，本研究を応用することで，テ量産化には不向きです．一般的に大面

ラヘルツ領域のグラフェンプラズモンの生成，伝搬制御，検出が可能になり＊4（1） M. Romagnoli, V. Sorianello, M. Midrio, F. H.
L. Koppens, C. Huyghebaert, D. Neumaier,P. Galli, W. Templ, A. DʼErrico, and A. C.
Ferrari: “Graphene-based integrated photonics for next-generation datacom and telecom，” Nature Reviews Materials, Vol. 3,
No. 10, pp. 392‒414, Oct. 2018.
（2） S. Marconi, M. A. Giambra, A. Montanaro, V.
Mišeikis, S. Soresi, S. Tirelli, P. Galli, F.
Buchali, W. Templ, C. Coletti, V. Sorianello,
and M. Romagnoli: “Photo thermal effect−graph ene detector featuring 105 Gbit s 1−1
NRZ and 120 Gbit s PAM4 direct detection,” Nature Communications, Vol. 12, No.
1, p. 806, Dec. 2021.
（3） K. Yoshioka, N. Kumada, K. Muraki, and M.
Hashisaka: “On-chip coherent frequencydomain THz spectroscopy for electricaltransport,” Applied Physics Letters, Vol.
117, No. 16, p. 161103, Oct. 2020.
（4） N. H. Tu, K. Yoshioka, S. Sasaki, M. Takamura, K. Muraki, and N. Kumada: “Active
spatial control of terahertz plasmons ingraphene,” Communications Materials, Vol.
1, No. 1, p. 7, Dec. 2020.
（5） K. Yoshioka, T. Wakamura, M. Hashisaka, K.
Wata nabe, T. Taniguchi, and N. Kumada: “Ultrafast intrinsic optical-to-electricalconversion dynamics in a graphene photodetector,” Nature Photonics, Vol. 16, No. 10,
pp. 718‒723, Oct. 2022.

フ ェルミ ・ ディラック分布：電子系が熱力学的平衡状態にあり，電子温度を定義できる状態であることを指しています．

ます．これにより，オンチップでプラ
ズモン信号を扱うことが可能になるた（左から）吉岡 克将 / 若村 太郎 /熊田 倫雄エレクトロニクスとフォトニクスの技
術はそれぞれ高度に発展した技術体系ですが，本稿で紹介した光－電気変換のように， ₂ つの技術の融合領域にはまだ見ぬ可能性が眠っていると考えています．
引き続き新しい価値を創出すべく不断の努力を重ねていきます．

◆問い合わせ先NTT 物性科学基礎研究所
量子固体物性研究グループ
TEL 046-240-3329
E-mailkatsumasa.yoshioka.ch

2023.3

hco.ntt.co.jp

2₃

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

結晶状ッ
ネ トワーク

プラズモン

エッジ状

態

エッジマグネトプラズモン結晶の理論提案

2 次元電子系に静磁場を加えると伝播が一方向に限られるなど ,特異な振舞をするプラズモンが試料の端（エッジ）に現れます．試料を複数のドメインに分割し結晶状のネットワークをつくった場合に，その中をどのようにプラズモンが伝播するかを調べた結果，発見以来さまざまな分野に発展を見せる整数 ・ 分数量子ホール効果の特徴を光物性として再現することを見出したので報告します．

ささき

佐々木

けんいち

健一

NTT 物性科学基礎研究所

視点で容易に想像できるように隣り合状態と呼ばれ，端に沿った伝導チャネ

う電子の円軌道は対向する伝播方向にルを形成します．エッジ状態の伝播方

伝播する方向が一方向のみ許されるなるため，巨視的視点ではキャンセル

向は加える磁場の方向によって時計回場合，例えば時計の針のように反時計

し，たくさんの電子が協調的につくりり，または反時計回りどちらかになり回りがないという状況を光だけでつく出す実質的な電流は，試料の端（エッます．では，そのような向き付けられり出すのは難しいものです．光の場ジ）にだけ残ります．これは，エッジ

た電子の運動を強制的に励起するとど向きづけられた波の伝播

合，散乱体があると後方に反射して，その伝播方向が反転するからです．光対向する電子軌道のためキャンセルの直進性を活用するためには，例えば光ファイバのように物質による全反射を利用します．すなわち光の操作性を高めるには，光と物質の相互作用をうBz

まく活用する必要があります．他方，
光を生み出す元となる物質中の電子に関しては，そのような向き付けられた伝播が 2 次元電子系 ＊ 1 に面直方向に強磁場をかけることで実現できます．
図 １ に示すように，磁場により個々の電子はサイクロトロン運動と呼ばれる円軌道をとり，磁場のベクトル方向に依存する向きを周回しますが，電子がエッジの伝導がキャンセルされず残る

たくさんあるような状況では，微視的＊1242 次元電子系：炭素一原子の厚みしか持たない究極に薄い平面シートであるグラフェ
ンは，その 2 次元平面内しか電子は存在しないため， 2 次元電子系の代表例です．

2023.3

図1

2 次元電子系の概念図

特集

うなるか，これは1980年代から研究さ線のような）対向するチャネルがつく

領域 ２ の正規の伝播方向とは逆に，対れているテーマですが，電子と電磁場

られ，溝の距離が十分に近いと相互作

向領域の出口まで伝播します．そののハイブリッドであるプラズモンが励用が働きます．相互作用は電磁気学的

際，伝播の速度は，相互作用により，起して，試料のエッジを一方向に伝播（クーロンポテンシャル）なもので，通常のエッジマグネトプラズモンの速します．今の場合の励起状態は，外部

図 ２（a）に示したように，試料 １ でエッ

度を 1＋ r 倍した低速度で与 え ら れ ま

磁場によってつくられるエッジ状態のジマグネトプラズモンを励起して，そす．これは対向領域の “ 屈折率 ” が 1− r

プラズモンなので，エッジマグネトプ

れが対向領域に達すると，何もなかっで与えられていることに相当します．

ラズモンと呼ばれます．

た下の試料 ２ に電荷密度の濃淡（プラ

この複合パルスが対向領域の出口に達ス電荷とマイナス電荷の対）をつくりすると，領域 ２ の− rQ はパートナー

出します．領域 １ で励起されたエッジによる引力を失い，正規の伝播方向へ

そこで， 2 つの 2 次元電子系を用意

マグネトプラズモンが電荷 Q を持っと反転しますが，その際，図 ２（b）にする，もしくは，エッジマグネトプラているとすると，領域 ２ の対向領域の示すように , 領域 １ に電荷± r 2Q のペズモンが周回する 1 つの 2 次元系を微入り口で対生成される電荷ペアはアを生成し，再度複合パルスがつくら

細加工技術で 2 つに分割した場合，ど± rQ と書けます．ここで r は結合定

れて，伝播します．このようにパルスのようなことが生じるかというのは興数と呼ばれる ０ から １ の数で，領域 １の時間発展を追うと，次第に電荷が細味のあるテーマです．図 ２ に示したよと ２ の相互作用の強さを表します．

分されるので，電荷の細分化現象と呼うに試料を 2 つに分割し，上の試料を

rQ の電荷を持つエッジマグネトプラ

ばれます．大変興味深い現象ですが，１，下の試料を ２ とします．試料 １ ，ズモンは対向領域には入らずに領域 ２

NTT の実験で検証されました（1）．少々

２ の端にはエッジマグネトプラズモンのエッジを反時計回りに進み測定器 ２

意外ですが，パルスではなく角周波数が励起可能で，反時計回りに伝播するで検出されます．一方，− rQ のほう

ωで与えられる交流の入力に対してと仮定します．したがって試料 １ と ２は領域 １ を伝播する電荷 Q を持つエッは，通常の薄膜を光励起する場合でおの間の溝の部分では，（道路や電車路

ジマグネトプラズモンに引きずられて，馴染みの反射率や透過率が計算されま

電荷の細分化現象

図2

1− r

1＋ r

電荷細分化現象

2023.325

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

す．すなわちエッジマグネトプラズモ

源は単一電子描像で，不純物による散

もとのエッジマグネトプラズモンとはンは確かに光の振舞を併せ持っている乱の効果として，また，分数の起源は起源が異なるものです．

光と電子のハイブリッド状態なのです．

電子間相互作用による多体効果である

エッジマグネトプラズモン結晶におと考えられており，エッジマグネトプ

いてもエネルギーのギャップが現れる

ラズモン結晶の場合，散乱体はネット

ことが分かりましたが，そのギャップ

私が取り組んでいる研究は，前述のワーク中の欠陥，また結合定数ｒが電の中ではネットワークのエッジを伝播問題の延長です． 1 つの 2 次元半導体

子間相互作用の代替パラメータとなりするエッジモードが存在するかどうか

を微細加工技術で多数の要素に分割します．

は（周期的でエッジのない系を仮定しエッジマグネトプラズモン“ 結晶 ”

26た場合，すなわち，半導体の “ 結晶 ”

まず，ドメイン結晶の中を伝わるて計算した結果得られた）バンド構造

状ネットワーク（例えば図 １（c）のよエッジマグネトプラズモンの伝播特性だけからは分かりません．より詳細なうないくつかの “原子” からなる結晶）を知るために，そのエネルギーバンド解析をすると，図 3 に示すようにエッを考えた場合にどのような現象や機能構造を計算しました ．計算の詳細はジモードがあることが分かります．す

性が発現するか，という問題です．こ割愛しますが，エッジのない周期的ななわち，エッジマグネトプラズモン結のような問題を取り上げたのは，研究

ネットワークに対して転送行列法を用晶にも “ エッジマグネトプラズモン ”

発展の自然な方向性である〔例えばナいました．バンド構造は，結晶の状態が存在するということが分かります．

ノカーボンの研究では C60フラーレンを理解するうえで便利なもので，波長興味深い点としてバンドギャップの端から筒構造のナノチューブ，平面系グに対して固有振動数をプロットしたものあたりの周波数に，通常のエッジのラフェンと六角格子（ベンゼン環）ののです．すべての波長に対して固有振伝播方向とは逆向きに進むモードが現

ネットワーク周期性が上がっていった

動がない場合，エネルギーギャップがれることも分かります．実は，分数量研究歴史があります〕，というだけのある，といいギャップの中の振動数で子ホール効果ではエッジ状態の伝導がモチベーションで行うのではありませは伝播する状態がありません．図 3 に双方向になる場合もあることが知られん．むしろもともとの強磁場におかれ示した “ 原子 ” の形が六角形で，ハニています．“ 原子 ” 間の相互作用といた 2 次元半導体の電子的性質を，より

カムネットワークを持つ場合の計算結うのを考えたことにより，多体効果に光に近い描像で理解し，新方面に活用

果では確かにギャップのあるバンド構

よって生じる分数量子ホール効果も計

しようという方向性もあります．例え造が得られました． 2 つの円錐の間の算で取り入れられて，逆方向に伝播す

ば仮想的に分割の程度をサイクロトロ

ギャップの大きさは相互作用 r ととるモードが現れたためと解釈すること

ン円運動の直径程度にとれば，状況はもに大きくなる傾向があり，相互作用ができます．

量子ホール系のプラズモン光学的シに起因したエネルギーギャップである

ミュレーションとも考えられます．

ことが分かります．もともとの試料をネットワークのエッジには，どのよう分割する前の試料で，エッジマグネト

2 次元電子系の物性は，近年では数な条件（結合の強さや結晶の形）のも

プラズモンが現れるのはサイクロトロ

学のトポロジーと結び付くなど，基礎とでエッジマグネトプラズモンが現れ

ン軌道（図 １ ）が量子化されるこから応用へ幅広く発展している分野

るかは，興味のある問題の 1 つです．

とによって生成されるエネルギーので，そこで得られた知見を光の操作性

また，量子ホール効果には整数と分数ギャップの中であり，このギャップはの 2 種類がありますが，それらの違い

相互作用によってつくられたものではをエッジマグネトプラズモンの観点でありません．したがって，エッジマグ

理解できると考えています．整数の起

ネトプラズモン結晶のギャップはもと

2023.3（2）＊2

まとめと今後の展望＊2

量 子化：粒子の数のように 1 つ， 2 つと離散的な値をとること．半分の粒子というのは存在しません．同じ考えはエネルギーなどに適用されます．

特集

試料の左上の原子から励起された交流が電極A,Bに透過す
る確率の振動数依存性

図3

エッジマグネトプラズモン結晶の伝播特性
図3
エッジマグネトプラズモン結晶の伝播特性向上に利用しない手はないのです．し場合，光の量子（フォトン）が示す量

かし，一般的に電子状態のエネルギー

子力学的な振舞にも多くの関心が集スケールが光（例えば通信波長帯）のまっていますが，エッジマグネトプラ

それと大きくかけ離れているため，両ズモンの量子力学も古くから研究され者を直接的に結び付けることは難問ているテーマで，今後の課題の 1 つとで，新しいアイデアを必要とします．

してエッジマグネトプラズモン結晶の

光と電子の振舞がどのようにすれば融量子場の理論＊ 3 があります．

合して，新しい機能性を出すのかは光電融合として多くの研究者の関心事ですが，私は電子と光のハイブリッド状態であるプラズモンをヒントに，そのようなアイデアを模索中です．今回提案しているエッジマグネトプラズモン
結晶は 1 つのアイデア候補になるかもしれません．また，光の強度が小さい＊3

量 子場の理論：時間 ･ 空間の中で，どのように粒子（光子，電子など）が生成 ･ 消滅 ･伝播されるかを予測する計算手法の総称です．

佐々木 健一■参考文献（1） P. Brasseur, N. H. Tu, Y. Sekine, K. Muraki,
M. Hashisaka, T. Fujisawa, and N. Kumada：“Charge fractionalization in artificial
Tomonaga-Luttinger liquids with controlledinteraction strength，” Phys. Rev. B，Vol.
96，No.8，081101(R) ，August 2017.
（2） K. Sasaki：“Band struct ures of edge
magnetoplasmon crystals，” Phys. Rev. B,
Vol.105, No.7，075312，Feb. 2022.

私自身は理論の研究者ですが，専門分
野（グラフェンやグラファイト）に片足を置きつつ，所内のコラボレーションを通じて新鮮なアイデアやテーマに触れ，徐々に知見を増やしていく楽しみがあります．

◆問い合わせ先NTT 物性科学基礎研究所
量子科学イノベーション研究部
TEL 046-240-3033
E-mailke.sasaki

2023.3

ntt.com2₇

特集

トポロジカル
量子計算

2 次元トポロジカル絶縁 体2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

ス
プラズモニク2 次元電子 ・ 正孔系におけるプラズモン伝導の時間分解測定
電子と正孔を別の層に閉じ込める半導体複合量子井戸は，層構造の最適化により 2 次元トポロジカル絶縁体となるため，新しい原理を用いた量子コンピュータへの応用等から注目されています．本稿では，ゲート電圧によって電子と正孔を切り替えることで単一の試料において両極性のプラズモン伝導を時間領域で観測した実験について紹介します．本測定手法により， 2 次元トポロジカル絶縁体における電荷 ・ スピンのダイナミクスの研究が進展すると期待され
ます .

かまた

ひろし

鎌田
くまだ

熊田

いりえ

大

入江

のりお

むらき

倫雄

村木

宏

こうじ

康二

NTT 物性科学基礎研究所

むさまざまな原理実証が行われていまり，準粒子の交換によって系の量子状

す．このような研究の流れの中で，誤態が変化することを論理ゲートとして

近年，組合せ最適化等，従来のコンり耐性のある量子計算と量子回路の大用いるもので，空間に配置された準粒ピュータが苦手とする問題を，大規模規模化は，量子コンピュータを社会実子を順番に入れ替えることで計算が実かつ高速に処理することへの社会的装するうえでの主要課題と認識されて行されます（図 1 ）．計算結果は準粒ニーズとともに，それによるイノベー

います .

子を交換する順序のみで決まり，準粒

トポロジカル量子計算技術

ションへの期待から，新しい動作原理

一方，別のアプローチとして，自然子がたどる軌跡の詳細には依存しないとは異なる特異な性ため，外部擾乱に対して耐性が高い量に基づく次世代型コンピュータの実現

界の基本粒子が切望されています．特に，量子力学※図はそのまま使用でお願いします．

質を持つ準粒子を用いて量子ビッ

子ビットとして期待できます． 2 次元の原理に基づき，複数の情報を同時にトを構成するトポロジカル量子計算がトポロジカル絶縁体は特異な性質を持符号化することで超並列計算を実行す

注目を集めています．トポロジカル量つ準粒子を実現する舞台として期待さる量子コンピュータが大きな注目を集子計算は，従来の量子計算とは異なれています．

＊1＊2

めています．その実用化に向けて，超伝導体や単一の原子，光子，電子スピ軌道

ンなどを用いて量子ビットを構成し，量子もつれ等，基本的な量子操作を含

＊1

＊2

28

ひろし

基
 本粒子：自然界の物質を構成する最小単位の粒子であり，電子などのフェルミ粒子と光子などのボーズ粒子の2種類に分類されます．
準 粒子：半導体中の電子など，多粒子の集団的な振る舞いがあたかも1つの粒子のよ
うに振る舞うことがあり，これを準粒子といいます．2次元系では，フェルミ粒子とも
ボーズ粒子とも異なる量子統計に従い，入れ替えたときに元の状態とは異なる別の状態に変わる特異な性質を持つ準粒子の存在が許されます．

量
子
ビ
ッ
ト
列

非アーベリアン
準粒子対

時間

図１

トポロジカル量子計算の概念図

2023.3

図１ トポロジカル量子計算の概念図

特集性を持つ 2 次元トポロジカル絶縁体の振動であり，その散逸や伝播特性を調

ヘリカルエッジ状態は，正確なスピン

べることにより，エッジ状態に関する

2 次元トポロジカル絶縁体では，試の向きを無視すれば，逆方向に進行す

知見を得ることができます．

料内部が絶縁体であるのに対して，試る電子と正孔のカイラルエッジ状態を

料端には運動量とスピンがそれぞれ逆

重ね合わせたものと近似的にみなすこ

向きの 1 次元ヘリカル伝導チャネル（ヘと が で き ま す（ 図 2（b））． そ こ で，

ヒ化インジウム（InAs）とアンチ

リカルエッジチャネル）が形成されまNTT 物性科学基礎研究所では，半導モン化インジウムガリウム（InGaSb）．各試料端において逆方す（図 2（a））

体 2 次元トポロジカル絶縁体の母材とをアンチモン化アルミニウムガリウム

向に進行するエッジチャネルは互いになる InAs/InGaSb 複合量子井戸にお（AlGaSb）障壁層で挟んだ複合量子

逆向きのスピンを持つため，その間のいて，電子と正孔のカイラルエッジ

井戸は，図 3 に示すようなエネルギーによっチャネルにおけるプラズモン（エッジバンド構造を持ち，電子は InAs 量子て禁止され，零磁場で磁性不純物が存

マグネトプラズモン）伝導に着目しま

井戸，正孔は InGaSb 量子井戸に閉じ在しない場合，原理的に後方散乱は抑した．エッジマグネトプラズモンとは，込められます．ここで，InAs 伝導帯制されます．このヘリカルエッジ状態

2 次元系の試料端における電荷の集団のサブバンド端が InGaSb 価電子帯の2 次元トポロジカル絶縁体

非弾性散乱は時間反転対称性＊3

InAs/InGaSb 複合量子井戸に超伝導体を近接させた系では，トポ※図はそのまま使用でお願いします． ※図はそのまま使用でお願いします．
ロジカル量子計算に必要な準粒子（マヨラナ準粒子）が発現すると予想されています．一方，理論が予測するように後方散乱がない場合，ヘリカルエッ
ジ状態の伝導率は量子化 ＊ 4 するはずですが，実験では数 µm 程度の試料でしか量子化は観測されておらず，その（a） ヘリカルエッジチャネル
ヘリカルエッジチャネル（a）

散逸機構の詳細は明らかになっていません．
一方， 2 次元電子・正孔系に強磁場２次元トポロジカル
絶縁体を印加すると，電子と正孔のサイクロ

２次元トポロジカル
２次元電子系
絶縁体=

トロン運動が量子化され，ランダウ準位と呼ばれる離散的なエネルギー準位が形成されます．このとき，フェルミ（a） ヘリカルエッジチャネル

２次元電子系
２次元正孔系

=+

磁場

+

磁場

準位がちょうどランダウ準位の間にく※図はそのまま使用でお願いします．ヘリカルエッジ状態

ヘリカルエッジ状態

るようにすると，試料内部は絶縁体となる一方，試料端には磁場の向きとカイラルエッジ状態（b） ヘリカルエッジ状態とカイラルエッジ状態（b） ヘリカルエッジ状態とカイラルエッジ状態（b） ヘリカルエッジ状態とカイラルエッジ状態

キャリアタイプで決まる方向に周回す

図2

2 次元トポロジカル絶縁体

る 1 次元の伝導チャネル（カイラルエッ

図2 2次元トポロジカル絶縁体

ジチャネル）が形成されます．これは伝導帯

量子ホール効果状態と呼ばれ，時間反転対称性が破れた 2 次元トポロジカル
絶縁体に分類されます．時間反転対称
＊3

＊4

時
 間反転対称性：時間の流れを逆向きにしたとしても状態が変化しないことであり，磁場によって時間反転対称性は破れます．
量 子化伝導：伝導率がe 2/h に量子化される
無散逸な伝導．ここで，e は素電荷1.602×
10−19 C，h はプランク定数6.626×10−34 J ・ s．

カイラルエッジ状

ゲ
ー
ト
電
極

AlGaSbInGaSbAlGaSb
バンド
ギャップ

バンド
ギャップ

InAs
図3

図2 2次元トポロジカル絶縁体

価電子帯エネルギーバンド構造
図3 エネルギーバンド構造
2023.329

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

サブバンド端よりエネルギー的に下ににおけるポンプ・プローブ分光法に類伝播します．これを時間分解測定する

位置（バンド反転）すると，電子と正似の手法を用いることにより，試料内ため，入射ゲートから3₀ µm 離れた孔の波動関数の混成によりエネルギー部におけるエッジマグネトプラズモン

ところにある検出ゲートに時間幅の短ギャップが開き， 2 次元トポロジカルの波形を時間領域で観測することに成い電圧パルス（約₈₀ ps）を印加し，絶縁体となります ．一方，InAs 伝

功しました．

狭窄部の局所的なキャリア密度を高速（1）導帯のサブバンド端が InGaSb 価電子

図 ₄（a）は実験に用いた試料の構造に変調します．図で反時計回りに伝播帯のサブバンド端よりエネルギー的におよび測定系を模式的に示していまするエッジマグネトプラズモンが検出上に位置（バンド非反転）するとき，す．試料には， 3 種類のゲート電極

ゲートに到達するタイミングで検出

通常のバンドギャップを有する半導体（エッジマグネトプラズモン励起のたゲートに電圧パルスを印加するとエッとなりますが，表面ゲート電極でフェめの入射ゲート，時間分解測定のためジマグネトプラズモンは狭窄部で反射

ルミ準位を制御することにより，キャの検出ゲート，電子・正孔のキャリアされるのに対し，それ以外のタイミン

リアタイプを 2 次元電子系と 2 次元正密度を変化させるためのグローバル

グではエッジマグネトプラズモンは狭孔系の間で切り替えることができまゲート）があり，各ゲート電極間およ窄部を透過し，右下のオーミック電極

す．本研究では，バンド非反転試料をびゲート電極と半導体基板は Al2O3絶で電流として測定されます．図 4（b）

用いて， 2 次元電子・正孔系それぞれ縁膜によって絶縁されており，それぞで模式的に示すように，ここで印加すにおけるエッジマグネトプラズモンにれ独立に電圧を印加することができまる 2 つの電圧パルスの時間差 t d を変対するオンチップ時間分解電気伝導測す．また，電流測定のためのオーミッ

えながら電流を測定すると，試料内に定を行いました .

ク電極に加え，高周波電圧に対して試おける局所的なエッジマグネトプラズ

料の電位を安定させるためのオーミッ

モンの波形を計測することができま

ク電極が複数あります．測定は強磁場す（2）.

時間分解電気伝導測定法
従来，GHz 帯域のプラズモンに対する電気伝導測定では，サンプリングを印加した量子ホール領域において，エッジマグネトプラズモンの温度1.₅ K で行いました．

時間分解測定オシロスコープやスペクトラムアナラ

入射ゲートに電圧パルスを印加する

イザを用いて時間領域・周波数領域でと，パルスの立ち上がり・立ち下りの

図 ₅（a）は，電子・正孔領域におけ測定する方法が主流でした．しかし，タイミングでそれぞれ電荷密度が粗・るエッジマグネトプラズモン波形の測測定感度や測定系による高周波信号の密のエッジマグネトプラズモンが励起定例です．時間軸の原点はエッジマグ

歪みにより，試料内部における本来のされます．このエッジマグネトプラズ

ネトプラズモンを励起したタイミング

プラズモン波形を観測・評価すること

モンは磁場の向きとキャリアタイプでを表し，正負のパルス状波形は入射が困難でした．本研究では，光学測定

決まるカイラリティで試料端に沿ってゲートに印加した電圧パルスの立ち上   !Xr`

WprcoXr`

Xr`
AdoZ
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A*

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0
s&t 9$<ION+M\_`R_es(t（a） 試料構造および測定のセットアップ

図4

時間分解電気伝導測定法
E₃₀2023.3KPAdoZd]rqL+JQPem[kq)

（b） 印加する電圧パルスパターンと測定されるプラズモン波形@

7A'+(特集※図はそのまま使用でお願いします．

（a）（a）
エッジマグネトプラズモンの波形の測定例
エッジマグネトプラズモンの波形の測定例（b）（b）伝播速度のホール伝導率依存性
伝播速度のホール伝導率依存性

図 ₅ エッジマグネトプラズモンの時間分解測定
図5 エッジマグネトプラズモンの時間分解測定

がりと立ち下りに，時間幅はパルス幅に対応しています．正負のパルス状波

今後の展望

形は，電子・正孔領域それぞれに対し，NTT 物性科学基礎研究所では， 2一方向の磁場でのみ，かつ逆向きの磁次元トポロジカル絶縁体の母材となる場で観測されています．これは電子とInAs/InGaSb 複合量子井戸の電子・正孔が同じ向きの磁場で逆向きのカイ正孔領域において，エッジマグネトプ

ラリティを持つためです．ピークが 2

ラズモンの波形を時間領域で観測する

ns 程度遅れて現れているのはエッジことに成功しました．測定されたエッマグネトプラズモンの伝播時間に対応

ジマグネトプラズモンの伝播速度はしており，伝播距離（3₀ µm）から伝エッジチャネルの特性を反映するため，播速度が求まります .

2 次元トポロジカル絶縁体をはじめと試料表面がゲート電極で覆われていするさまざまなトポロジカル物質に対る場合，エッジマグネトプラズモンのして本時間分解測定法を用いることに伝播速度はホール伝導率に比例するこより，その緩和機構やダイナミクスがとが理論的に示されています．図 ₅（b）

解明され，トポロジカル量子計算の実は電子・正孔領域それぞれに対して測現につながる知見が得られるものと期定されたエッジマグネトプラズモンの待されます．また，本研究で示したよ伝播速度をホール伝導率に対してプ

うに，エッジマグネトプラズモンの伝

ロットしています．電子領域と正孔領

播速度やカイラリティをゲート電圧や域で測定された伝播速度はほぼ一致し磁場で制御できることは，プラズモンており，ホール伝導率に比例していまを情報担体として用いる「プラズモニ

す．この結果は，電子・正孔領域ともクス」において有力なプラズモン伝播にエッジマグネトプラズモンの伝播を制御技術になると期待されます .

時間領域で測定できていることを示すとともに，エッジチャネルの特性をエッ
ジマグネトプラズモンの伝播速度として測定できることを示しています .

■参考文献（1） 秋保：“ 量子計算実現に向けた新たな 2 次元
ト ポ ロ ジ カ ル 絶 縁 体 の 創 出，” NTT 技 術
ジャーナル，Vol.29，No.5，pp.28-31，2017.
（2） H．Kamata，H．Irie，N．Kumada，and K．
Muraki：“Time-resolved measurement of
ambipolar edge magnetoplasmon transport in

InAs/InGaSb composite quantum wells,”
Phys．Rev．Research，Vol.4，033214，
2022.

（上段左から）鎌田

大/ 入江

宏

（下段左から）熊田 倫雄/ 村木 康二
物質のトポロジカルな性質を量子情報処理技術に応用することをめざした研究が世界的に加速しています．NTT 物性科学基礎研究所でも研究を進展させ，トポ
ロジカル量子計算技術への発展の可能性を探索していきます .

◆問い合わせ先NTT 物性科学基礎研究所
量子科学イノベーション研究部
TEL 046-240-3544
FAX 046-240-4727
E-mail hiroshi.kamata2023.3

ntt.com₃₁

特集

2 次元半導体を用いたプラズモン制御技術

主役登場

2 次元系における
高速電荷ダイナミクス研究

熊田倫雄

NTT 物性科学基礎研究所
グループリーダ（特別研究員）

私は大学で研究を始めて以来， 2 次元系における電子物

ます．一般的に，プラズモニクスの研究は金属の表面に励性を主なテーマとして研究を行っています． 2 次元系は，起されるプラズモンに対して光学測定技術を用いて行われ比較的単純な 0 次元系（量子ドット），1 次元系（量子細線）ていますが，金属表面プラズモンは散逸が大きいことや制より多彩な物性が現れ， 3 次元系より理解しやすいという

御性のなさから応用範囲が限られています．

側面があり，量子ホール効果（1985年），分数量子ホール

2 次元系におけるプラズモンは特性が電気的に制御であ効果（1998年），グラフェン（2010年），トポロジカル相転るという大きな利点があるものの，実験には光学測定技術

移（2016年）と多数のノーベル賞対象となる現象が発見さとともに電子デバイス作製 ・ 測定技術が要求され，そのれています．私自身は，極低温において電子間の相互作用両方の技術を単独で持っているグループがほとんどないとによって引き起こされる量子多体現象に興味を持って研究いうこともあり研究が進んでいませんでした．

を進めてきましたが，発見した新規現象の応用の可能性を一方，私たちのグループでは，もともと，電子デバイス

探索するためには外部から与えた刺激に対してどのように作製 ・ 測定技術に強みがあり，そこにマイクロ波技術を応答するかを調べる必要があるという視点に立ち，2010年

適用し，さらにテラヘルツ測定に発展させているというユ

ごろから電荷ダイナミクスの測定を開始しました．その過ニークなバックグラウンドを持っています．世界でも同様

程で出てきた研究テーマが，本特集の対象である 2 次元系のアプローチをしているグループはほとんどなく，このバッにおけるプラズモンです．

クグラウンドが私たちの強みとなっています．個人的な感

プラズモンは電荷の疎密波であり，電圧パルスによって覚として，何かもう 1 つブレークスルーがあれば，独創的

局所的な電荷密度に偏りが生じた際に電気的に均一な状態であることにとどまらず，世界をリードするような研究にに緩和するまでの過渡現象として現れます．プラズモンに発展するのではないかと期待しています．近い将来，そのは量子多体状態に表れる電荷ダイナミクスとして基礎物性

ような状況になれるよう，引き続き研究を推進していきの観点から興味深いだけでなく，本特集記事で述べられてます．

いるとおり，プラズモニクスとしての応用が期待されてい32

2023.3

納富雅也
NTT 物性科学基礎研究所
ナノフォトニクスセンタ センタ長
上席特別研究員

新しい知と技術を生み出すことが研究者の責務．
その責務を楽しもう

NTT ナノフォトニクスセンタでは光電融合技術を追究し，低遅延 ・低消費エネルギーの光コンピューティング技術の創生をめざしています．多様な光情報処理が可能になりつつある中，人工ナノ構
造による物質の光学物性制御とデバイス応用を追究する NTT 物性科学基礎研究所 納富雅也上席特別研究員に研究活動の進捗と研究者の姿勢を伺いました．

現代の光技術は，長距離の光ファイバ通信やデータセン

集積ナノフォトニクスによる新現象開拓と光処理デバイスを追究

タ内でのサーバ間通信をはじめとする大容量の情報伝送技

前回のご登場は2020年でした．手掛けている研究の進捗をお聞かせいただけますでしょうか．

置内の回路に適用する動きもあり，その究極形はコンピュー

入社以来，集積ナノフォトニクスによる新現象開拓と光術を牽引しています．一方，光の高速・大容量の特性を装タチップの中での光ネットワーク回路の構成，そして，光による直接的な情報処理の実現です．

処理デバイスを追究しています．最先端の微細加工技術を「光コンピュータ」の実現は古くから光分野の研究者に駆使して新しいナノフォトニクス構造を実現し，そこに発とって大きな目標の 1 つでしたが，CMOS（Complementary

現する新しい物理現象を開拓するとともに，超高速・超低Metal Oxide Semiconductor）電子回路技術が台頭する

消費エネルギーの光電融合情報処理チップの実現に向けた世にあって，実現の容易性およびコストの観点から光を演技術開発を行っています．

算処理に使う有意性を見出せなかった歴史があります．

2023.333

しかし，CMOS の微細化と集積化の限界（ムーアの法

電変換，デジタル・アナログ変換の効率向上，③光トラン

則の終焉）が徐々に近づく中で，光の高速性を利用した演

ジスタ技術による効果的な非線形特性の実現をねらいとし算処理に対して期待が高まっています．それを後押しするています．

のが集積ナノフォトニクス技術と呼ばれるものです．ナノ

学術的にも社会的にも期待値の高い研究を手掛けているのですね．

フォトニクス技術とは，高度に発展した半導体微細加工技術を駆使することで，光の波長と同程度，またはそれ以下

こうした状況を受けて，私たちの研究は低遅延・低消費の微細構造をつくり，従来の光デバイスでは不可能な小型

エネルギーの演算アクセラレータチップの実現をめざして，化や新しい光物性を生み出すことができる技術です．その「空間・時間・波長自由度を活用する光電融合演算基盤の一例としては，屈折率をサブミクロンスケールで周期的に開発」として，産業技術総合研究所（産総研），名古屋大学，変化させた人工構造であるフォトニック結晶というナノフォ

京都大学，九州大学とともに科学技術振興機構の戦略的創

トニクス技術があり，私たちはこれを用いて，デバイスの造研究推進事業（JST-CREST）︵2021︶ に採択されました．

超小型化，超低消費エネルギー化といった性能を実現してこの研究では，光技術による伝送を CMOS に組み合わ
せ，光の特性を活かした高速信号処理を可能にする光電融きました．
一概に光による演算処理といっても，光回路上だけで汎合型の情報処理に取り組んでいます．IOWN（Innovative

用性のあるさまざまな処理をすることは，現段階において

Optical and Wireless Network）構想の商用化ターゲッ

は困難です．そこで，私たちは電子回路技術が持つ複雑な

トである2030年ごろに実現される光電融合技術をベースとデジタル信号処理や大容量のメモリを組み合わせ，光が得して，チップ内の一部の情報処理演算を光信号で担う計算

意な処理は光回路へ任せることで特定の演算処理を加速さ機システムへの応用を考えています．

せる，アクセラレータとしての機能化が重要になると考え

研究のポイントは 2 つあります． 1 番目は CMOS 回路

ました．また，デジタル信号処理に限らず，近年ニーズがと光回路の融合に向けた課題解決です．光変調器のような高まっている機械学習ではアナログ信号処理が重要で，こ電気－光変換（E-O 変換）や，受光器のような光－電気変

こに光を利用する価値が見直されています．そこで私たち換（O-E 変換）を小型化・低消費エネルギー化し，高密度は，図 ₁ に示すような CMOS エレクトロニクスとナノフォな光－電子インタフェースを実現することがポイントとな

トニクスを連携させた光電融合アクセラレータを目標としります．私たちは，フォトニック結晶の技術を用いて，世て定め，特にその中で①光の伝搬，特に光の干渉を利用し界初のフェムトファラド（fF）容量の光電変換素子を実現て実行される光速演算，②演算レベルの光電融合による光し，静電容量を抑えることで，非常に小さなエネルギーで

干渉演算
Light

E-in

E-in

光速演算
光干渉回路

E-in

E-in

CMOS processor

光電変換
図₁

2023.3

光干渉回路

co-processor

cache

3₄

光速演算

NLO / AMP

光干渉回路

NLO / AMP

光速演算

非線形処理

光電融合アクセラレータの概念図

E-out光電変換が可能なことを実証しています．この技術によっ

光の伝搬速度で実行可能なアナログ演算の代表例が積和演て，光と電気がシームレスに融合した高い演算能力と低消算です．この積和演算は，現代のニューラルネットワーク

費電力が両立する光電融合演算システムが初めて実現され（NN）を用いた深層学習や AI 処理のもっとも基本的な演ると考えています．

算で，処理のボトルネックになっています．そこで，私た

この高効率光電変換技術のもう 1 つの重要性は，光電変換をとおして光に新しい機能を付加できることです．私た

ちは，光の干渉を利用した積和演算を用いた光電融合 NN
アーキテクチャを検討しています．

ちは，集積ナノフォトニクス技術を用いた「ナノ受光器－

私たちの計画では，積和演算を光の干渉を利用した光回ナノ変調器集積素子（OEO 変換デバイス）」で，O-E 変換

路で実行し，NN 処理において要所要所で必要となる活性と E-O 変換の両機能を10×15 µm という微小サイズに収化と呼ばれる非線形処理を光トランジスタで行うことを考めた光電融合デバイスを実現し，これを光トランジスタとえています．そして，この光による高速なアナログ演算回して動作させることに成功しています．光トランジスタは路を，高効率な光電変換技術で CMOS プロセッサと一体

従来光が苦手だった非線形演算を行うことができるので，化するというシナリオです．このシナリオでは，電気のデ

図 1 中の非線形処理に利用し，光電融合ニューラルネッ

ジタル信号と光のアナログ信号の変換が重要となりますが，

トワーク処理などにおいて鍵となる働きをすると考えてい私たちは，上述の線形干渉演算ゲートの技術をベースにします．

てデジタル・アナログ変換を超低遅延で行えることを見出

2し，産総研グループにおいて回路動作実証に成功しています．

超低遅延・低消費エネルギーの情報処理システムに向けた重要な一歩を担うている段階で，NTT と産総研グループが高度なシリコン

素晴らしい成果を上げていらっしゃるのですね．もう1 つのポイン
トを教えてください．

証を手掛けているところです．並行して，計算機アーキテ

今のところ，このシナリオに向けて要素技術の開発を行っフォトニクス集積技術を用いて，光回路を試作し，原理検
クチャの専門家である九州大学グループでは，この光積和もう 1 つのポイントは光の干渉を利用した演算です．干演算器と CMOS 演算回路を連携した大規模演算にスケー渉を利用することで光の伝搬速度で演算を実行することがラビリティを持つ光電融合演算システムアーキテクチャのできます．二分決定グラフ（BDD：Binary Decision

検討を進めていただいています．

Diagram）型のデジタル演算の応用形態として，光並列

私たちの研究は「光速演算」の特性を最大限に活かし，加算器を提案しました．この演算器は 1 回の光電変換と光CMOS と協調動作可能な光電融合アクセラレータの実現

伝搬によりデジタル加算が実行され，CMOS 加算器に比をねらっており，ポストムーア時代において必要とされる

べて 1 桁程度の低遅延化が期待できます．この提案を産総

超低遅延・低消費エネルギーの情報処理システムに向けた研グループの協力によって 4 ビット光加算器として試作し，重要な一歩になると期待しています．

加算動作の完全実証に成功しました．
BDD 型デジタル演算に関しては，乗算器等では回路規模が指数関数的に増大してしまうという問題点が判明した前回伺った「トポロジカルフォトニクス」も新しい成果を上げていらっしゃると聞きました．

ためにこれを回避する手法を探索したところ，その中で前

前回お伝えしたとおり，私たちは新しい光の性質を追究

述の光トランジスタを要所で用いることで回路規模を縮約する基礎研究を並行して行っており，特にトポロジカルフォ

できることを見出しました．

トニクスと呼ばれる新しい分野に取り組んでいます．これ

また，光の干渉はアナログ演算そのものですので，光はは私たちが長年取り組んできたフォトニック結晶にトポロ

アナログ演算においてもっともその優位性を発揮します．

ジーという概念を導入して，新しい物性を創出するもので，2023.335

現在世界中で研究が活発に行われています．その中で私た光トポロジカル相転移の実現をねらっています．

ちは，特に動的に再構成可能な光トポロジー系の実現をめ

私たちは，これまでに超小型の電流注入型フォトニック

ざしています．トポロジカルフォトニクスでは次々と新し

結晶ナノ共振器によるレーザを実現していますが，最近こい性質が見つかっており，この性質を動的に制御できればの構造を用いて， 2 つのナノレーザが集積した結合素子を従来の光デバイスや光回路では不可能な動作が可能になる世界で初めて実現し，これを用いて非エルミート光学系特ことを期待しています．制御方法としては，ナノフォトニ

有の例外点と呼ばれる特殊な光の状態を実現し，この例外

クス構造に機能ナノ材料を装荷修飾する方法と，屈折率虚点からの直接発光の観測に世界で初めて成功しました．ま部を用いた非エルミート光学周期系の特異な性質を利た，フォトニック結晶上に装荷したグラフェン＊ 3 を図 2（b）

用する 2 つの方法を用いて光トポロジカル相転移の実現と，のようにサブミクロン周期でパターニングすることで，屈動的光トポロジー変化により実現する新たな光制御の提案

折率虚部が周期的に変調された非エルミートフォトニック

をめざしています．

結晶という新しいタイプのフォトニック結晶を実現する手＊1

ナノ材料修飾によるナノフォトニクス構造の制御技術については，温度などで光学的性質が大きく変化する相変化法を提案し，この構造で上記の例外点が実現できることを明らかにしました．

材料をフォトニック結晶の上に装荷する方法を研究しています．そのために優秀な相変化材料である GST

現在は，初期的な観測まで行った光トポロジカル相転移をパターの実現とトポロジカル特異点の形成に関する実験を進めて，ニングして図 2（a）のようにフォトニック結晶上に装荷す

定量的なデータの取得をめざしています．また，非エルミーることで，GST の相変化により光トポロジカル相転移を

トフォトニック結晶に関しては，グラフェンの選択装荷技

起こすことが可能であることを，理論解析により見出して術を用いて屈折率虚部の制御を行う素子作製を行い，例外

います．この現象の実現に向けて，成膜技術と高精度位置点やトポロジカル特異点の制御に関する研究を進めています．

＊2

合わせ技術を用いた構造作製技術の開発を行い，サブミク
ロンスケールの GST が装荷されたシリコントポロジカル
フォトニック結晶構造の実現に成功しています．現在，
GST の結晶アモルファス相転移によって引き起こされる

＊1
＊2
＊3

屈折率虚部：複素数で表される屈折率の虚部．これを光学周期系に用いたものが非エルミートフォトニック結晶となります．
GST：Ge2Sb2Te5，ゲルマニウム，アンチモン，テルルからなる化合物．
グラフェン：炭素の単原子層で構成される結晶．

14,-.)/,01-01.023 14

（a） 相変化材料を装荷した#$ !
トポロジカルフォトニック結晶
  

（b）
グラフェンを装荷した 
 !
非エルミートフォトニック結晶"  

図２

362023.3

フォトニック結晶の構造図

トポロジカルフォトニクスや非エルミート光学の研究は，まだまだ探索的な基礎研究段階で応用先が見えているわけ
ではありませんが，従来の物質とは異なる未知の性質がいろいろと見つかっており，エキサイティングな研究開発を現在進行形で行っているところです．この世界では例外点た．この経験をとおして他分野や他の世界に目を向けることは重要であると，さらに強く実感しました．
社会にとって研究者とはどんな存在だとお考えでしょうか．また，後進の研究者の皆さんにも一言お願いいたします．

やトポロジカル特異点といったさまざまな奇妙な性質を持

新しい知と技術を生み出すことが私たち研究者の責務でつ特異点が登場しており，これらの性質を使いこなす新しあり，そのうえでその責務を楽しめる存在だと思います．

い光制御が見つかるのではないかと期待しながら研究を進もし，研究者がいなくなってしまえば，今ある技術は使えめています．

なくなる，もしくは技術そのものが存在しませんよね．そんな意味でも研究者は社会にとって必要で，社会が前に進「光」に演算させたい

むためには必要な存在であると思います．
責務を楽しむために，私自身はゆとりのある時間をつく

光トランジスタの研究がIOWN 構想のきっかけとなったと伺いました．

るように心掛けています．雑務は定常的に発生しますが，私たちが手掛けてきたナノフォトニクスによる光電変換

時間をうまく配分して，半日，もしくは丸一日と，雑務にや光トランジスタの研究が，通信ネットワークのあらゆる追われることなく，集中して自由に考えられる時間を設けところに光を導入することをめざした IOWN 構想の 1 つることを大切にしています．こうしたゆとりのある時間がの契機として取りあげていただいたことは大変うれしく思とれていないことで，研究者としての自分が今苦しい状況

います．とはいえ，それは偶然の朗報です．元来私の研究に置かれていることを自覚しています．こうした自分のコ

では，通信だけでなく「光に演算そのものをさせること」

ンディションに気付いたら，無理をしてでもゆとりのあるにかなりこだわっていて，光はもっといろいろなことがで時間を持つように心掛けています．

きると考えています．話が少し飛躍して聞こえるかもしれ最後に，研究者の皆さん．学生時代に最初に研究室にませんが，脳では，信号が脳内の神経ネットワークを伝搬

入ったときのことを思い出してください．最初に実験や研した結果として演算がなされています．この仕組みにふさ究をしていたあの頃の気持ちです．研究も実験も面白かっ

わしいのは電気よりも光であると私は考えました．光のネッ

たのではないでしょうか．今の研究者は本当に忙しい日々

トワークを使った演算ならスピードが格段に上がり，これを送っており，あの頃の自分を忘れてしまいがちだと思いまで想像もつかなかったようなことができるのです．言いますが，追究する面白さを忘れることなく，面白さを自ら換えると，「光に演算させること」を追究していくことで，の力でつくり上げていきましょう．ワクワクする研究には

IOWN の将来を担う技術要素につながっていければと思っ準備が必要です．その思いを継続できるような仕事の仕方ています．

をしていただきたいと思います．

この「光に演算させること」という発想を光の集積回路

そして，研究者をめざす学生の皆さん．今の日本は博士として実現することが，フォトニック結晶の研究を進めて課程に進む学生の数が少なすぎると感じています．欧米でいくプロセスにおいて内部での議論の俎上に載りましたが，は研究者に限らず技術者も，博士の学位が 1 つのステータ

当初は私たちには難しいターゲットでした．実際に具体的スとして認知されています．したがって世界で活躍できるに検討できるようになったきっかけは JST-CREST にお研究者・技術者をめざすのであれば博士は取得しておくべ

ける計算機科学の専門家とのコラボレーションです．それきだと考えます．そして，自分の将来を決めるときには社まで漠然としていた概念が，全く異なる分野の専門家と組会を近視眼的にみるのではなく，長期的な視野で世界を見むようになり，研究テーマとして具体的なものとなりまし

極めていきましょう．

2023.337

挑 戦 す る
研 究 開 発 者 た ち

芳政信

NTT 西日本
技術革新部 R ＆ D センタ
ネットワークサービス担当

世の中を便利にしていく技術や質の高いサービスをタイムリーにお客さまに提供するため，事業

手 法 の 「目利き」 として，お客に密着したトライアルなどの応用的研究開発に挑む NTT 西日本．

さまの思考を先取りしたネットワー

企業の技術も活用し，効率的な実用化開発や応用的研究の推進に

クアーキテクチャを追求すると研究開発者としての姿勢を伺いました．

NTT 研究所が手掛ける基盤的研究開発の成果，グループ会社や他取り組んでいます．NTT 西日本 芳政信氏に現在の研究開発の進捗

柔軟かつ即時，容易に変更できるような可変的なサービスを提供したい
現在，手掛けていらっしゃる研究開発について教えてください．

ンスで開発されています．私たちは，このような社会の変化はネットワークへの要求条件の変容につながっていると考えています．例えば，「リモートでの講演や重要な商談

ネットワーク，インフラ全般の仮想化や自動化に取り組のある日は高品質で，接続断が起きないようにネットワー

んでいます．ご存じのとおり，コロナ禍によって私たちのク環境を強化しておきたい」「バーチャル空間で大切な人

生活様式は一変しました．状況やニーズによってリアルとと過ごしたい」「この時間だけはネットワークがスムーズ

リモートを使い分けるリモートワールドが現実のものとなに動くように，低遅延の環境でネットワークを利用したい」

り，お客さまの行動や思考，価値観はこれまでの社会と大等，利用シーンに応じてその要求条件も異なります．これ

きく変容を遂げています．

らはほんの一例ですが，多様化したお客さまのネットワー

それに合わせてテクノロジも，より革新的なスピードで38

進化して，国や企業，コミュニティ，個人等の多様なスタ2023.3クに対するニーズにこたえるため，近い将来には，従来ど

おりの計画的，画一的なトラフィックをベースとしつつも，

ソフトウェア・設定・フレームワークの組合せの体系の中その都度，柔軟かつ即時，容易に変更できる可変的なサーで，これらに対するコントローラアーキテクチャ全般の総ビスが必要とされると考えます．

称です．

私たち NTT 西日本は，インフラを提供するキャリアとお客さまのユースケースやアプリケーションにより，帯して，少し先の将来を見据えて開発，提供すべき技術は何域，遅延，パケットロス等，ネットワークに求められる要か，どのようなアーキテクチャでありたいかを検討してい求条件が異なるにもかかわらず，現在は，ユースケース等ます．

に合うネットワークサービスを選ぶ，もしくはネットワー
クに合わせてユースケース等の機能等が制限されています．

数年後の社会を見据えて研究開発に臨まれているのですね．

Nail は，これをユースケースやアプリケーションから少し先のユースケース〔例えば，VR（Virtual Re a li-の要求条件に合うように，ネットワークの機能，性能，品ty）/AR（Augmented Reality）/XR（Extended

質等をエンド・ツー・エンドで仮想的に設定・構成して，Re al i ty）が生活様式に組み込まれた社会，ロボットと共提供するためのプラットフォーム構築をめざしているので生する社会，分散型の社会活動等〕を，サービス，新規ビす．これを実現するためにはネットワークの仮想化，装置

ジネスを開拓する部門，社外のスタートアップと共創してのソフトウェア化，インテリジェント化等が必要になりまいくことで，ユーザニーズの具現化をめざしていきたいとす．これらをどのようにコントロールして，常に最適なリ考えています．

ソース割り当て等を自動で行うのか，というアーキテクチャ
全般が Nail なのです．

現在，R&D センタ全体としてフレッツサービスにかかわる商用開発，維持管理を行っています．そこでの課題をNail により，ネットワーク，およびクラウドやエッジ

踏まえて次世代ネットワークのあり方を検討しており，そのコンピュートリソースなどを個別にコントロールする部の一要素としてネットワークのソフトウェア化に関する技品をエンド・ツー・エンドでつなぎ合わせるとともに，そ術蓄積に取り組んでいます．そして，世の中のネットワーの制御をユーザの曖昧で直感的な要求に対して，即時に実クに対するニーズをネットワークサービスとして実現する

行できるように実装しています．ユーザは，ネットワーク

ために，トライ & エラーを繰り返しながら蓄積された技に関する知識を必要とせず，「できるだけ安く」「今だけしっ術を実装していきたいと思っています．この結果として具か り 」 等 の 曖 昧 な ご 要 望 を 直 感 的 な UI（User Inter-

体化されたアーキテクチャを Nail（Network Automa-face）により選ぶことで，さまざまなニーズにこたえたネッtion Integrated Lab）と呼んでいます（図 ₁ ）．Nail は

トワークサービスを利用することができるように設計してカメラとセンサによる買い物客
商品の流れの感知

イベント・エンタメ（小規模DAO）

スマート農業機械
ドローンによるデータ収集・分析

VR遠隔医療Web2.0/web3時代を想定したユーザニーズ
Web2.0/web3

産業用ロボットの制御

センサのAI処理のオフロード

遠隔教育

建設現場の
遠隔安全管理User Interface Service
Controller Architecture

ユーザニーズベースで抽象化したAPI
NW/サーバリソース/クラウドリソースのプログラム化

Deploy / Configure / Test / Log

Public Cloud
パブリッククラウド
Massive
Apps

Edge Server

地域エッジ

Container
Orchestration

Container
Orchestration

プライベートコネクト
プライベートHigh
Throuput

Latency
Sensitive Apps

Low Latency

Closed Apps

Best Effort

Bare metal
Servers

Bare metal
Network

図1

Edge NW

SD-WAN
SDSD
SD-WANManager

VPN

VPN

VPN

Nailアーキテクチャ

2023.33₉

挑 戦 す る 研 究 開 発 者 た ちとすることで，開発・運用コスト削減・拡張性の向上を狙います．
そしてコントロール領域の拡大に関しては，従来のネットワークに加え，選択肢を増やすための，より高品質ネッ
トワーク（広帯域，低遅延，柔軟な経路制御など）の研究
開発，そして，ネットワークに付帯するリソースのセット提供が可能なアーキテクチャの検討，ネットワークリソー

います．
これを実現するために，ネットワーク，サーバ，クラウスの可変的な提供，他のサービスとの連携を可能とするオードなどの異なる技術レイヤ，設定情報を YANG というモ

ケストレート技術，それに必要とされる設備リソースの分

デル言語を用いて共通的・ソフトウェア的に制御ができる

散配置に関する研究開発に取り組んでいます．

ようにすることで，一元的な装置コントロールを可能としました．さらに，ネットワーク制御をするためのソフトウェ

IOWN 構想の発表と同時期頃となるでしょうか.

アを応用して活用することで早期実装を可能とした統一化

私 た ち は，Nail は NTT グ ル ー プ が 展 開 す る IOWN

された API（Application Programming Interface）を（Innovative Optical and Wireless Network）構想の提供しています（図 ₂ ）．

うち，コグニティブ・ファウンデーションの構成要素の 1
つの実装例になるのではないかと考えています．

IOWN 構想のコグニティブ・ファウン
デーションの実装例
Nailの社会実装はいつ頃になりそうですか．

オーケストレータが，クラウドやエッジをはじめ，ネット
ワーク，端末まで含めてさまざまな ICT リソースを最適に制御することで，ニーズにこたえるオーバレイソリューショ

₂0₂₅年の大阪・関西万博の頃を目標としており，それにンの迅速な提供をめざすもの」です．例えば，台風の勢力

向けて，主にコントロール領域の拡大とユーザニーズの具や進路といった気象情報，イベント開催情報など，ネット

体化の ₂ 点に取り組んでいます．

ワーク機器を監視するだけでは把握できない情報など，新これまでクラウド，オンプレミスへのインフラ基盤構築，

たに収集した多様な情報を基にシステムが自ら考え最適化

ネットワーク設定等は，それぞれ異なるアーキテクチャでしていくことで，災害発生前に対策立案し実行するといっ実行していましたが，Nail では，各機能をモジュール化・た未来予測を用い，システム自体が進化していく仕組みで，プログラマブル化したシンプルで共通的なアーキテクチャ

一言でいえば，自己進化型のサービスライフサイクルマネ

図2

4₀

IOWN のコグニティブ・ファウンデーションは「マルチ2023.3

YANGデータモデルによるパラメータの統一と抽象化

ジメントです．

かりか，好きなことを続けられる環境に恵まれていること

この定義を踏まえて Nail を眺めると，Nail は Web3.0時です．そのうえで私がどんな仕事をしているか見て，認め代の多様化したニーズにこたえるため，ユースケースやアてくれる，協力してくれる上司や仲間の存在にはとても感

プリケーションからの要求条件を情報源として，自ら考え謝しています．

ネットワークを最適化していくことですから，IOWN のコ

こうした関係性を築くときに，私は日頃から立場に優劣

グニティブ・ファウンデーションの実装例の 1 つといえるをつけずに対等に上司や仲間と接することを心掛けていまでしょう．

す．立場を気遣うことは大切ですが，プロジェクトを進め

つまり，事業会社として IOWN の技術を想定し，積極的にそれを取り入れつつ実フィールドで適用することで顧客のニーズ・体験を詳細化した結果でもあります．このように私たちは，研究所での研究活動と並行して，別の角度
から IOWN 構想に臨み，その成果を積み上げています．

る際に本当に大切なことをはじめ，言いたいことを言える
関係性を築くことに努めています．
研究開発者とはどのような存在だとお考えですか．また，後進の研究開発者の皆さんに一言お願いいたします．
研究開発者は，世の中を便利にしていく技術や手法の「目技術を理解して実装できるからこそ，
そこから生まれるアイデアがある
研究開発において大切にされてきたことを聞かせてください．

利き」だと考えます．社会課題の本質を理解し，会社員として企業の利益や立場も併せて検討できる，こういった「目利き」ができれば，それが理想だと思います．NTT 西日本の社員は常に時代を意識して，社会的責任や将来を見据

幸いなことに，私は過去の職場であるネットワーク運用

えて仕事をしています．このような姿勢を携えた仲間ととの現場で通用する存在になるための勉強と，自分の好きなもに，社会課題の解決に向けて，NTT 西日本の発展をもことが一致していたのです．私は現場作業が大好きなので含めて，技術やサービスの重要性をとらえ，研究開発に従すが，現場にはさまざまな装置やシステムが導入されてお事しているという手ごたえがあります．

り，これら全般にわたって技術を知らないと通用しません．

一方で，専門分野のトレンドや情報収集をして，新しい

このような環境下で，コアスキルであるネットワークスキ

技術の組合せを日々考えているものの，実際には時折，社

ルを維持，向上させながら，グローバルな視点でのトレン

会課題と利益の追求のどちらかに偏ってしまうこともあり

ド，新しい技術をチェックして試すことを心掛けてきました．

ます．そんなときに，社会課題解決と企業の社会的責任，

加えて，自らのスキルを可視化することも大切だと考え利益の追求のバランス感覚を改めて見つめ直し，互いにサていて，そのために Cisco の最上級資格である CCIE を取ポートできる仲間がいることがありがたいですね．

得しました．また，昨年は Cisco のグローバルなアワー

最後に，後進の研究開発者の皆さん．誰にも負けない自ドである DEVNET CREATORS AWARD を受賞するこ分だけの尖ったスキルを身に付けてください．広く浅く何とができ，客観的な指標で自らのスキルを提示することもでもできる人材は，ネットワーク運用等の現場では確かにできました．ネットワークを手掛ける NTT 西日本で今ま重宝されると思います．しかし，広く浅い知識だけでは社で以上に役立つ存在になるためにも，ネットワークに関す会的なイノベーションを起こすことは難しいのです．また，るスキルはこれからもどんどん伸ばしていきたいですし，尖ったスキルは自分が仕事をしていて行き詰ったと感じる

周辺の技術をしっかりと勉強して業務に反映していきたい

ときにも突破口を見出す助けになります．

と常に考えています．

研究開発の仕事は，決して時間的にゆとりのある仕事と私は現在，技術者，研究開発者，そしてプロジェクトマは言い難いですが，好きなことであれば自然とそれに向き

ネージャ等，複合的な立場から Nail 等の研究開発をして合い，仕事をしながらスキルを磨き，自らの専門分野を追います．技術を理解して実装できるからこそ，そこから生究していくことができるのではないでしょうか．

まれるアイデアがあるのです．より的確で現実に即した研究開発をするうえでは，こうした日々の積み重ねは必須であると自負しています．
ここで強調したいのは，こうした私の姿勢は技術が好きであることが大前提で，勉強も仕事も決して苦ではないば

2023.341

NTTネットワークイノベーションセンタ

小川泰文 特別研究員
ネットワークにイノベーションをもたらす「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」
近年のネットワークサービスは多様化が進み，データ通信トラフィッ
クの増大やトラフィック変動の予測 ・ 対応が困難になるといった問題が顕在化しています．しかしソフトウェアを仮想化する「仮想化基盤ネッ
トワークソフトウェア技術」をネットワークサービスに適用することで，これらの課題を解決しようとする取り組みが多くの通信事業者で検討されています．今回は「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」について，小川泰文特別研究員にお話を聞きました．
◆PROFILE：2003年大阪大学大学院工学研究科卒業．同年，日本電信電話株式会社に入社．2021年よりNTTネットワークイノベーションセンタに所属．2022年より
NTTネットワークイノベーションセンタ特別研究員．仮想化基盤ネットワークソフ
ト ウ ェ ア 技 術 の 研 究 開 発 に 従 事．OpenInfra Summit 2020，DPDK Summit
2019などの国際会議に多数登壇．OpenStackコミュニティでのプロジェクトリー
ダーを務める．

ネットワーク機能にフォーカスしたもので，一般的にNFV

ネットワークソフトウェアを仮想化し，低コストで高性能ネットワークを実現（Network Function Virtualization）と呼ばれます．大規模なネットワークの中核機能は品質 ・ 性能ともに大変要件が厳しいた
め，従来の技術では非常に高価な専用装置を用いることで実現し◆はじめに「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」とはどのようなものなのでしょうか．

では，高価な専用装置を汎用的なサーバとソフトウェアに置き換「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」についてお話しえることによって，簡単かつ廉価に大規模ネットワークを実現すする前に，まずは「仮想化基盤」とはどのようなものであるかをることができます．具体的には既設の汎用サーバ内に専用装置の説明します．そもそも「仮想化基盤」とは，仮想化技術を活用す機能などを実現するソフトウェアを構築することで，物理的な工ることでさまざまな要件に応じて適切なコンピュータリソースを事不要で専用装置と同等のものを構築できます．
これにより，
ネッ

柔軟に割り当てることを可能とするインフラシステム ・ 技術を指トワーク事業者にとって喫緊の課題であったネットワークの開発

します．例えば最近流行りのAI（人工知能）やディープラーニン

コストや開発期間を削減し，非常に大きなメリットをもたらすこグを動かすには高性能のマシンが必要になり，これを試す場合，とができます．

個人であればマシンを構成するさまざまなパーツをそろえて自分◆「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」を実現するためで組み立てる必要がありますが，仮想マシンを使うことでそのプ42ていました．しかし「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」に，どのような取り組みをされているのでしょうか．

ロセスを簡略化することができます．つまりデータセンタの巨大仮想マシン自体の設計手法や仮想ネットワークの考え方など

マシンの一部を自分のためにチューンして占有し，高い性能のマの要素技術はすでに確立されているのですが，ソフトウェアの取シンを自由に使うことができるということです．このときに求めり組みとして現状は開発途上のものが多く，オープンソースコられるセキュリティの機能強化やネットワークの性能強化といっ

ミュニティなどで積極的に実装が進められているものの，品質やたさまざまな要件に対しても，マウスをクリックしメニューを選可用性といった実用的なネットワークに求められる要件に関してぶ程度の簡単な操作で即座に要件を満たすマシンが仮想的にできはまだ十分ではありません．そのため，欧州を中心とした世界各

上がってしまう，これが「仮想化基盤」の技術概要です．

国 の 通 信 事 業 者 が 参 画 す る 標 準 化 団 体ETSI（European「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」はこれをより

Telecommunications Standards Institute：欧州電気通信

2023.3

標準化機構）が規定するNFV標準仕様を，OpenStack Tackerと呼ばれるソフトウェアに実装 ・ 提供することで新たな価値を創◆「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」の研究ではどのような点に苦労されていますか．
OpenStackでは各プロジェクトが独立して開発を進めてい造するという取り組みを行っています（図1）．
TackerはOpenStackの仮想化基盤ソフトウェアでNFVを実て，PTLはその中でも開発方針決定 ・ ルール策定 ・ コアメンバー

現することを目的とした中核プロジェクトの1つです．私たちは推薦などの裁量権を持ち，またプロジェクトの代表としてこれをETSI NFV標準仕様に置き換えることにより，世界に先駆

OpenStack全体の運営にもかかわっているため，その分多くのけて実用的かつ高品質なネットワーク基盤システムを構築するこ苦労があります．例えば私はETSIメンバーにインプットするたとをめざしています．私が研究を始めたときにはすでにNFVのめの要件抽出やフィードバック改善要望の取りまとめなどを行っ

標準化は行われていたのですが，年々変わる業界や要件に対応すていますが，NTTが要件として盛り込みたい機能があった場合るように標準仕様自体も変革を続けています．ESTIのNFVにはにメンバーを納得させ稟議を通さなければいけません．そのため具体的な標準仕様アップデートのプランがあり，現在はフェーズの具体的な取り組みとして，コアメンバーと呼ばれる会議におい１から始まったものがフェーズ4まで来ているという状況です．

て大きな発言権を持つメンバーをNTTや意見交換等を密にして具体的な取り組みとしては，私は現在OpenStack Tackerプ

いる企業のパートナーから輩出しています．そのほかにもソース

ロジェクトにおいてPTL（Project Team Leader）と呼ばれコードのパッチ提供，開発者からのパッチ品質向上のためのレるチームリーダーの役割を担っており，自分自身が書いたソース

ビュー貢献，OpenInfra Summitなど国際会議での発表によるコードを提供する以外にもプロジェクトの開発方針を決めるため

知 見 共 有 や，Project Team Gatheringと 呼 ば れ るOpen­の取りまとめや，Tackerのプロモーションに携わる業務を行っ

Stack開発者会議における取りまとめなどを行うことで，さまています．ほかにもTackerの目標であるETSI NFV仕様への準ざまな技術を世に出していきたいと考えています．

拠だけではなく，開発の中で見つかった課題をフィードバックすまた，技術実装や相互接続等の段階において何かトラブルがるなどの取り組みも行っています．また開発者としての貢献にとあった場合には，早急な対応が求められます．OpenStackのよ

どまらず，国内外の通信事業者やベンダなどさまざまな立ち位置

うな大規模なソフトウェアの開発を行う際には，製品自体の動作のプレイヤーを巻き込むことで，実用化開発の立場からネットを保証するための品質管理として，CI/CD（Continuous Inte­

ワーク仮想化技術自体の進展へ貢献しています．

gra­tion/Continuous Delivery：継続的インテグレーション/

図1

OpenStack Tackerの概要

2023.343

継続的デリバリー）と呼ばれる手法が用いられ，ソースコードのす．そのため大規模災害発生時等における通信の確保といったよ

検証からテストによる動作確認まで多くが自動化されています．

うな，社会インフラとしての信頼性確保が難しい状況になっていしかし実際の開発では，テスト自体の設計不良や長年の開発によます．特にモバイルネットワークにおいては，スマートフォンがるライブラリの互換性崩壊などのトラブルが9割以上の確率で発日常生活の必須アイテムとなったことで，これらの課題に対して生します．確かにこれらのトラブルへの対応は一見地味な課題な

早急な対応が求められています．同様にこれまで電話サービス等のですが，この正常性を維持するためには既存のコードで用いらを支えてきたいわゆる固定網と呼ばれるネットワークでは，高いれるソフトウェア設計に関する幅広い知見を持ち理解している必

コストをかけて開発した専用装置を長期間利用して収益を上げて要があります．また問題事象が発生した場合にいち早く原因を解いくことが従来の基本的な考え方でした．しかし現在では，開発

析し修正することが必要なため，高度なソフトウェア開発スキル

期間の短縮化や提供までのスピード化 ・ サービスのライフサイクを持つように日々努力しています．OpenStackでは現在も新た

ル短縮が起き，このようなモデルが成り立たなくなってきていまな実装が次々と取り込まれていて，膨大なコードベースに対してす．そこで「仮想化基盤ネットワーク技術」
をこれらのネットワー

それらに追従しつつ品質を保証することが求められるため，とてクサービスに適用し，導入コストやメンテナンスコストを抑えても骨の折れる取り組みですが，その反面非常にチャレンジングなスピーディかつ柔軟なサービス提供を可能にすることで，諸課題

課題でやりがいを感じます．

を抜本的に解決し，多くのネットワーク事業者にとって大きな手助けとなると考えています．

ねらうはネットワーク事業者にとって希望となるサービスの提供

またETSI NFV標準仕様に準拠した仮想化基盤システムを提供することで，さまざまな製品との相互運用性が確保されるといったメリットがあります．現在の大規模システムでは，ベンダ◆「仮想化基盤ネットワークソフトウェア技術」によりどのようためVNF検証コストや期間の肥大化が問題となっています．そ近年のネットワークサービスは多様化が進み，通信ネットワー

こで仮想化基盤技術へTackerの標準化実装を行い，相互運用性

ク事業者においてはデータ通信トラフィックの増大やトラフィッを保証してベンダの独自性を排除することによって，数十億円規

ク変動の予測 ・ 対応が困難といった問題が顕著化してきていま

模の検証コスト削減をねらっています（図2）
．

図2

44

特有の接続性を持つ製品が乱立しているという状況があり，そのな世界が実現されるのでしょうか．

2023.3

OpenStack Tackerの活用計画と目標

そしてIOWN（Innovative Optical and Wireless Network）

究開発の中で「プログラムのソースコードを整然ときれいに書き構想では，ディスアグリゲーテッドコンピューティング基盤としつつ，ソフトウェアの設計を継続的に見直し改善する」というこて多種多様なデバイスを組み合わせることで，サービスの要求をとを意識しなければいけません．そうすることで，単に機能とし満たしつつ省電力性も両立させる新しいサーバインフラ技術の取て動くようなものをつくるのではなく，誰が見ても理解できて容り組みがあります．このような低レイヤ領域のソフトウェア技術

易に引き継ぐことができるものを積み重ね，現在だけではなく将において，制御される側としてのコンピューティングリソース，

来の研究開発へバトンをつないでいきたいと考えています．

特にソフトウェアとして実装される仮想リソースの制御に対して◆最後に，研究者 ・ 学生 ・ ビジネスパートナーの方々へメッセー

Tackerを活用することを考えています．私たちは「仮想化基盤

ジをお願いします．

ネットワークソフトウェア技術」を基盤技術として，低レイヤの私が所属しているNTTネットワークイノベーションセンタは，

ソフトウェアに位置する技術上にIOWNを特徴付けるセキュリ

IOWN構想のもと新たに設立された組織です．その源流には数十ティやデータセントリック基盤などが配置されサービスとして提年におよぶ数多くのNTTの通信技術研究の歴史の積み重ねがあ供される世界を実現しようと日々研究に取り組んでいます．

り，それらの成果をより大きな目標に集約させるための組織だと◆研究開発を進めるうえで大切にされている考え方を教えてくだ

私は考えています．研究分野としてはコアネットワークからアクさい．

セスネットワークまでさまざまな領域を幅広くカバーし，特に実

私は研究者として常に自分のこだわりや納得感を大事にする

用化フェーズにおけるプロフェッショナルが数多く在籍しているように心掛けています．私が取り組むソフトウェア開発は，チーと感じます．例えば私の専門であるネットワークサーバソフト

ムとして各開発にそれぞれ期日が決まっていて，そのような環境

ウェア分野では，事業会社で利用されているさまざまなアプリの中で求められる要件を1つでも多く満たしつつ品質を高めるた

ケーションの開発に加え，標準化団体やオープンソフトウェアコ

めには，プロジェクトリーダーという立場としてときに取捨選択

ミュニティなどさまざまな業務に取り組んでいます．各分野のプが迫られます．私は研究所では一貫してソフトウェア開発に携

ロフェッショナルが多く，グループ会社を含めてさまざまなコネ

わっており，ソフトウェアは「苦悩」と「妥協」の産物だと思っクションを活用し，意見交換できる環境であることがNTTにおていますが，簡単に「妥協」の道を選択するのではなく，どうにいて研究開発を行う強みであると感じます．またグループ内にとか実現できる方法がないかを探す「苦悩」の部分を大事にして，

どまらず，国内外の他社やコミュニティにおいてもNTTの影響

自分たちの成果をより役に立つものにしたいと考えています．そ力は大きく，こちらの提案を積極的に聞いて味方になってくれる

うすることで多くの方に喜んでいただけるサービスを提供でき，人たちも多くいて，グローバルに活躍したい研究者にとって魅力

私だけではなくチームメンバーが研究開発で達成感を味わうこと的な場所なのではないかと思います．

ができると信じています．

私たちのオープンソフトウェアを活用したネットワーク基盤

また「次の世代に引き継ぐことができる仕事をする」という技術開発の取り組みは，実用化開発フェーズの研究開発の中でもことを大事にしています．例えば私が取り組んでいる仕事は，今非常に実践的なものです．そして将来のネットワーク技術のあり

後私以外の誰かに引き継がれていく可能性もあるため，日々の研方に関して日々議論し，さまざまな企業や団体を巻き込んでいく
ため，世の中に大きな影響力のある非常にやりがいのあるものです．ほかにもOpenInfra Summitなどの国際会議では，世界中から著名な開発者が集まる場で活躍するチャンスがありますし，
また標準化団体やその他のオープンコミュニティにおいては数多くの企業が協力し，世の中に大きな影響を及ぼすような標準仕様
や，デファクト製品を生み出す活動を進めることも可能です．このようにグローバルなコミュニティにおいてソフトウェア開発者として活躍したい方や，さらに将来のネットワークの基盤をつく
り出していくようなスケールの大きなテーマに興味のある方は，ぜひ私たちの活動に参加していただけるよう願っています．

（今回はリモートにてインタビューを実施しました）

2023.34₅

254

NTT PARAVITA株式会社

https://www.nttparavita.com/

睡眠改善 No.1企業をめざし，
睡眠改善により社会課題解決に取り組む
NTT PARAVITAは，センサーからの「睡眠データ」を解析し，睡眠改善により健康で充実した生活の維持をサポートすることをとおして，医療費削減や健康経営といった社会課題の解決に取り組む会社だ．ヘルスケアに世の中の注目が集まる中，「睡眠改善」という切り口でこの分野の市場拡大をめざす思いを中野康司社長に伺った．

NTT PARAVITA 中野康司社長「睡眠データ」の解析 ・ 可視化のみならず
具体的アクションにつなげて効果を発揮◆設立の背景と会社の概要について教えてください．

データに基づいて，専門家による睡眠改善に資する生活習
慣の改善指導を行う，「ねむりの見守り」サービスを提供
しています．

NTT PARAVITA（PARAVITA） は，ICT を 用 い た，

医療 ・ 介護事業者向けサービスとしては，訪問介護な

未病状態の発見に資するデータ提供を行うことにより利用

どの介護事業者や調剤薬局，フィットネス事業者に向け者の健康で充実した生活の維持をサポートする事業の展開て睡眠センサーと可視化された解析レポートを提供し，を図ることで，社会保障費の削減および地域住民の健康増

エンドユーザへの健康アドバイスや服薬アドバイス等に進といった地域の社会課題の解決への貢献を目的として，

よる健康促進を支援する「ねむりの窓口」サービスを提2021年 7 月に，NTT 西日本とパラマウントベッド株式会

供しています．

社の合弁により設立されました．“ そばに ” という意味の

健康経営支援サービスとしては，一般企業，福利厚生代“PARA” と，“ 生命，人生，生活 ” を示すラテン語の “VITA”

行企業等向けに，睡眠センサーと専用のアプリを使い，毎を社名に掲げ，人に寄り添い，「自分らしく彩りのある人

日の睡眠時間と睡眠の質を上げるための日中の活動量（徒生を」支えていくことをビジョンにする企業です．

歩数）を記録して，生活習慣病予防につなげる参加型のモNTT 西日本の ICT を活用した地域の抱える社会課題のデル実施ダイエットプログラム「ねむりのジム」サービス，

解決への取り組みと，医療 ・ 介護ベッドおよびマット型

そして，従業員に睡眠センサーを配布し，計測 ・ 取得さ睡眠センサーで国内トップシェアを誇るパラマウントベッ

れた睡眠データを基に睡眠のパーソナルトレーナーから具ドの製品 ・ 知見との連携により，ICT を活用した未病 ・体的なアドバイスを行うことで睡眠改善をサポートし，従早期発見の支援や健康促進のための情報提供を目的とした業員の生産性を高めるとともに，疾病リスクの低下にもつ

ヘルスケア事業を展開しています．

ながる健康経営施策「ねむりのあれこれ」サービスを提供◆具体的にどのようなサービスを提供しているのでしょうか．

しています．

自治体向けサービス，医療 ・ 介護事業者向けサービス，

これらのサービスは，収集データやその解析結果といっ

健康経営支援サービスの 3 つのドメインでサービスを提供

た情報提供にとどまらず，個人の行動変容までサポートすしています．

るために専門家による指導やそれに関連するアクションに

自治体向けサービスとしては，自治体からの委託に基づ
き，最終的なサービス利用者となる地域住民の方に専用の睡眠センサーを配布し睡眠データを取得し，地域住民に自46

身の睡眠状況を客観的に把握していただきつつ，得られた2023.3

つなげるといったハイブリッドなアプローチで，効果を出しているところが大きな特長です．

図

健康の 3 大要素（NTT PARAVITA提供）「睡眠データ」活用を出発点に新たな領域への展開をめざして社会課題解決を推進◆事業を取り巻く環境はどのような状況でしょうか．

したがって，睡眠をとおした健康ビジネスや健康の 3 大要素すべてにわたった健康経営に関する市場が育っていな
い状況にあります．「睡眠」については，高精度なセンサーも出てきており，簡単で質の良いデータを継続的に収集で昨今の研究成果として，睡眠と健康には密接な関係があきるような環境が整っているので，PARAVITA は「睡眠ることが分かってきました．睡眠に問題があると，①集中改善」に向けて睡眠の専門家の知識を活用し，新たなビ力，創造性，論理的思考力，感情制御機能等脳の機能の低ジネスとして市場拡大を図っていこうとしています（図）.

下，②肥満リスク上昇やそれと関連する高血圧，Ⅱ型糖尿「睡眠」を基軸とした同様な取り組みをしている会社もい病，心疾患発症のリスク上昇，③癌，抑うつ症状，認知症

くつかありますが，「睡眠」の認知拡大と市場拡大に向けのリスク上昇，④免疫力低下といった健康への影響や生産てお互いに協力し合っている，というのが現状です．

性への影響が出てきます．こうした中，2019年の経済協力◆今後の展望についてお聞かせください．

開発機構（OECD）の発表では，日本の睡眠時間は，加

PARAVITA は，睡眠データを活用したデータ分析を強盟33カ国平均の 8 時間27分に対して 7 時間22分と大差でみとして，それにより気付きを発見し，未病に対する予兆

最下位になっています．これらの結果として日本は医療費を検知して，予防や受診といったアクションにつなげると削減や生産性向上といった社会問題に直面しています．

いうことを事業のコアとしています．それをまず，睡眠デー

一方で，従業員等の健康保持 ・ 増進の取り組みが，将タの活用というアプローチの中で行っていき，医療費削減，来的に収益性等を高める投資であるとの考えの下，健康管

生産性向上と健康経営といった社会課題解決につなげてい理を経営的視点から考え，戦略的に実践する「健康経営」

きたいと考えています．

が注目を集めつつありますが，健康の 3 大要素といわれる

そのために，「睡眠と健康」に関する認知度向上と市場「食事」「運動」「睡眠」のうち，「食事」と「運動」がその拡大をめざして邁進するとともに，その過程においては質

活動の中心となる傾向が強いのが現状です．また，仮に睡の良い莫大な量のデータも収集されており，これを解析 ・眠に関するデータを収集していてもそれをどのように活用

活用することで新たな領域への展開も図っていくことを考するかというレベルには至っていません．

えています．

2023.347

担当者に聞く「ねむりの窓口」「ねむりのあれこれ」を中心に，お客さまとともにブラッシュアップしてバリューを提供していくことに注力していきます．そして，お客さまに対するバリューを訴求していくことで，より多くのお客さまを獲得していくことに貢献できるよう取り組んでいきたいと思っています．

データの収集 ・ 蓄積 ・ 解析方法を洗練化することでエビデンスとしてのバリューを高める
マーケティング部
新田 一樹

さん◆担当されている業務について教えてください．
マーケティング部で，サービス開発の責任者として，2021年 9 月にリリースした「ねむりの窓口」をはじめ，最
近では2022年 9 月にリリースした「ねむりのあれこれ」ま

事業開発部
曽我部 一樹さん

で，PARAVITA の提供するほとんどすべてのサービスを開発しています．ビジネスアイデアの段階から，睡眠デー

4₈◆担当されている業務について教えてください．

タ活用に関してお客さまへのヒアリングを行う中で，感触データ解析のための AI（人工知能）等，サービスを実の良かった部分を仮のサービスとして具現化し，お客さま現するシステム，お客さまに提供した睡眠センサーのオペにお使いいただく中でブラッシュアップすることで，サーレーションやセンサーの在庫管理のためのシステムといっビスとしてリリースしました．当社は小さな会社なので，たシステム開発と運用を担当しています．サービス開発の

このブラッシュアップをスピーディかつ柔軟に対応できまカウンターパートとして，サービスを実現するシステム開した．

発 ・ 運用を行う立場です．

さて，睡眠と健康の関係は，世の中で少しずつ認知されシステム開発 ・ 運用を行っていくうえで，意識していてきており，マクロ的視点では良い睡眠のための環境を整るところが 3 つあります．まず，お客さまの意見 ・ ニー

えていくことに対する理解もできてきています．一方で，ズにフレキシブルに対応していくことです．このために，

健康経営の視点では，先行している「食事」「運動」より

アジャイル開発を取り入れていますが，その特長を最大限

も「睡眠」の優先度を上げる，もしくは新たに「睡眠」を活用できる体制の構築に取り組んでいます．次に，蓄積さ加えるということは，「睡眠」が健康経営のための必須要

れた睡眠データは PARAVITA の財産だということです．

素ではないこともあり，まだまだ訴求が足りていないと思この財産を中長期的にどのように活用するのかを視野に入います．そこで，NTT 西日本に採用していただき，多くれて，それにふさわしいデータの収集 ・ 蓄積の方法を検の社員のデータ活用の効用に関する実績を積み上げ，これ討 ・ 実践しています．そして，解析されたデータを可視

を他の企業にアピールしていくことでお客さま拡大を図っ

化し，エビデンスとしてビジネスに活用することです．今ています．

後さらに多くのデータが蓄積され，私たちとしても AI を◆今後の展望について教えてください．

さらにうまく活用していくことで，このエビデンスのバ「睡眠」に関して世の中の認知度をさらに向上させていリューを向上させることができると思います．その先にはくような啓蒙活動を行っていく中で，サービス開発の立場

データアナリスト，データサイエンティストの存在も意識からは，プロダクトとしてはまだまだ未完成であると思っしていきたいと思います．

ており，お客さまへのバリューを最大化する取り組みをしっ◆今後の展望について教えてください．

かりと継続していきます．そのために，お客さまの声を聞

まずはお客さまにきちんとバリューを提供できる，それいてそれをプロダクトに反映することでブラッシュアップ

もスピーディにかつコストミニマムにやっていくことをめ

2023.3

ざします．サービス立ち上げ時から，お客さまの意見 ・ ニーていきます．

ズを伺いながらそれをシステムにフィードバックすること

それとともに，データ活用ビジネスとしてさらなる発展で対応してきました．基本的なところはすべてのお客さまをめざしていきたいです．現在は睡眠データがほとんどでに共通なのですが，いわゆる個別最適な部分もあります．

すが，他のヘルスケアデータを組み合わせたビジネスも考

今後お客さまが増えてくるに従い，全体最適なシステムにえられます．こういった部分を視野に入れてデータの収していくことで，スピーディかつコストミニマムを実現し

集 ・ 蓄積方法を検討していきたいと思っています．

NTT PARAVITA ア・ラ・カルト■「ラウンジ」がオフィス
リモート勤務が標準の会社だそうです．そのためか，社員も意外と会社（本社 ・ 大阪）からは遠隔地に住んでいるようで，中には名古屋や東京に住んでいる人もいるとか．オフィスは，会議室やホワイトボード等，最低限のオフィスとしての機能はありま
すが，あくまでもコミュニケーションを取る場，休憩所というコンセプトでできており，名称も「ラウンジ」で，まさにその名のとおりの雰囲気です（写真）．出社した人は，コミュニケーションや食事の場として，コンセプトどおりに活用しています．リモー
ト勤務標準の会社であるにもかかわらず，最近は，
リアルで人と会いたいという意向もあり出社する人が多く，ゆったりとくつろげるはずのラウンジが手狭になってきたようですが，「ラウンジ」というコンセ

写真

プトもあり，最先端のワークスタイルになっています．
■「お散歩しながら会議」で健康増進
健康をテーマとした会社で，行動指針にも「健康第一，生き生きと」というのが掲げられています．その効用もあってか，
この会社で働き始めてダイエットを成功させた，前のところで働いたときと別人みたいになった，という人も多くいるそうです．
さらに，ロケーションフリーの勤務であることと，健康を組み合わせて，「お散歩しながら会議」という健康増進施策も行っています．スマートフォンやタブレットを手に，耳にはイヤホンといった姿で川沿い等を散歩しながら会議に参加します．散歩しながらなので，電波状態のよくないところでは反応が遅れてしまうこともあるそうです．川沿いの歩道とはいえ，くれぐ
れも交通事故には気を付けてください．

2023.349

from NTT西日本

新体験，顧客価値の創出に向けた NTT 西日本の研究開発における取り組み
NTT 西日本は，「『つなぐ』その先に『ひらく』あたらしい世界のトビラを」をパーパスとしてかかげており，社会を取り巻く環境変化がもたらすさまざまな課題に対し，技術と知恵をみがき , 新たな価値共創によって地域社会のさらなる発展に貢献することをめざしています．ここでは NTT 西日本の研究開発として NTT グループ全体で推進している IOWN（Innovative
Optical and Wireless Network）構想の早期サービス化や新たな価値創出をめざした取り組みを紹介するとともに，将来サービスの具現化に向けた構想やアーキテクチャ検討の取り組みについても紹介します．

はじめに

会課題の解決を両立する人間中心の社会として Society 5.0が提唱されています．Society 5.0の世界では，ICT やさ

NTT 西日本は，刻々と変化する社会環境の中で地域がまざまなデータの活用による新たなサービスの登場や，AI抱える課題に対し，ICT で新たな価値を創造・共創してい（人工知能）/IoT（Internet of Things）技術がさまざまくことで社会課題の解決，地域活性化に貢献することをめな生活シーンに取り入れられ，人々のライフスタイルが従ざしています．

来のものから大きく変革し個々にパーソナライズドされた

しかし，近年の社会課題やお客さまの課題は多様化してサービスによって豊かさを実現していくことと予想されまおり，画一的なサービスや技術だけでは課題を解決するこす．このような世界を実現し支えていく技術基盤として，とは困難となっています．そのため，それぞれの課題に応NTT グ ル ー プ で は IOWN（Innovative Optical and

じたサービスのカスタマイズが必要であり，さまざまな情

Wireless Network）構想を進めています．IOWN 構想は報からお客さまの課題を正確に把握し，解決に向けてサー光を中心とした革新的技術を活用した高速大容量通信，膨ビスを最適化することが求められると考えています．

大な計算リソース等を提供可能な，端末を含むネットワー

このような変化の中で，日本がめざすこれからの社会の姿として，サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現ク・情報処理基盤の構想であり，次の 3 つの主要技術にて構成されます（図 1 ）．

実空間）を高度に融合させたシステムによる経済発展と社ᅗ1 IOWN䛾3䛴䛾୺せᢏ⾡
1 番目が，ネットワークから端末まですべてにフォトニ

IOWN 䠏䛴䛾୺せᢏ⾡䜸䞊䝹䝣䜷䝖䝙䜽䝇䞉䝛䝑䝖䝽䞊䜽䠈䝁䜾䝙䝔䜱䝤䞉䝣䜯䜴䞁䝕䞊䝅䝵䞁䠈䝕䝆䝍䝹䝒䜲䞁䝁䞁䝢䝳䞊䝔䜱䞁䜾䛾䠏䛴䛾せ⣲䛸ග䜢୰ᚰ䛸䛧䛯㠉᪂ⓗᢏ⾡䛻䜘䜚䝇䝬䞊䝖䛺♫఍䠄Smart World䠅䜢ᐇ⌧䛧䛶䛔䛟䐟 䜸䞊䝹䝣䜷䝖䝙䜽䝇䞉䝛䝑䝖䝽䞊䜽䠄APN䠅• 䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛛䜙➃ᮎ䜎䛷ග໬• ᅽಽⓗ䛺పᾘ㈝㟁ຊ䠈኱ᐜ㔞䞉㧗ရ㉁䠈ప㐜ᘏ䜢ᐇ⌧(㟁ຊຠ⋡100ಸ䠈ఏ㏦ᐜ㔞125ಸ䠈䜶䞁䝗䜶䞁䝗㐜ᘏ1/200)

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図1

502023.3

IOWNの 3 つの主要技術

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クス（光）ベースの技術を導入し，圧倒的な低消費電力，
高品質・大容量，低遅延の伝送の実現をめざすオールフォ
ト ニ ク ス・ ネ ッ ト ワ ー ク（APN: All-Photonics

APN 関連技術を活用したリアルタイム
遠隔合唱実証実験

Network）， ₂ 番目が，サイバー空間とフィジカル空間の

ライブ・エンタテインメント分野において，無観客ライ

掛け合わせによる未来予測等の実現をめざすデジタルツイ

ブやバーチャルフェスなど，リアルとオンラインの融合を

ンコンピューティング（DTC：Digital TwinComputing），

取り入れた新たなイベントのあり方が模索されています．

3 番目が，クラウドやエッジをはじめ，ネットワーク，端NTT グループは，IOWN APN の関連技術開発により，ユー末等を含めてさまざまな ICT リソースをニーズに応じて最スケースの 1 つである複数の拠点を接続し 1 つの空間とし適に制御し，オーバレイソリューションの迅速な提供をめて体感することができる技術として，ライブ・エンタテイ

ざすコグニティブ・ファウンデーション（CF：Cognitive

ンメント分野を含めたさまざまな分野における事例創出を

Foundation ）です．

めざしています．

®

NTT 西日本では，これらの IOWN 技術から早期に具現NTT 西日本では，大阪城ホールにて，株式会社毎日放化された技術（プレ IOWN 技術）を活用し，サービス化

送主催，1₉₈3年から毎年開催されている合唱コンサート「サに向けた取り組みを進めています . 以降では , 現在プレントリー 1 万人の第九」の第₄0回記念公演において，東京

IOWN として活用可能な APN の低遅延性を活かし，複数- 大阪間を APN 関連技術でつないだリアルタイム遠隔合唱の会場を APN にて接続し同時に合唱を行う「遠隔合唱」の実証実験を実施しました（図 ₂ ）．本実証実験では，大実証の取り組みと DTC の一部である₄D デジタル基盤 を阪城ホール，QUINTBRIDGE（大阪・京橋），さらに光ファ活用したインフラ設備の管理等への活用に向けた取り組み

イバ長として約₇00 km 離れた OPEN HUB Park（東京）について紹介させていただきます．またこれらに加えて，の計 3 拠点をつなぎ，リアルタイム遠隔合唱を実施しまし将来の IOWN 技術を見据えた NTT 西日本としての将来サーた．指揮者，演奏者（オーケストラ），合唱者が離れた会

ビス像の検討の取り組みについて紹介させていただきます．

場においても，APN 関連技術を用いることで，違和感な®

く合唱ができる遅延量₂0 ms（₇ m 程度離れた所からの音声の伝搬遅延量）を目標遅延量として設定し，実現に成功

2023.35₁

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図3

DTCを活用した高精度な設備劣化予測や設備設計のシミュレーション

しました．

3D モデル，実フィールドをとおして取得した点群データ

今後は，本実証実験により蓄積した知見を基に APN 関等を統合させることでリアル空間をデジタル空間に再現，連技術の社会実装に向けた研究開発を進めるとともに，新および 3 次元座標値（X, Y, Z）を持つ点群データの特徴

たなユースケースの探索により IOWN APN の利用シーンを活かし，精緻な設備管理のための AI ＊ ₂ による設備自動の開拓を行っていく予定です．

抽出等に取り組んでいます（図 ₃ ）．
将来的には，デジタル空間で精緻に管理された設備に対DTC を活用した高精度な設備劣化予測や設備設計のシミュレーション

し，サビやヒビなど表面劣化を検知する画像データ，傾き

₄D デジタル基盤 ® は，DTC を支え，ヒト・モノ・コト

度な設備劣化予測や設備設計のシミュレーションへの活用のさまざまなセンシングデータをリアルタイムに収集し，やへこみ等の構造を理解する点群データ，センシングデー
タ，これら時系列データを組み合わせることにより，高精を想定しています．

「緯度・経度・高度・時刻」の ₄ 次元の情報を高い精度でまたこの₄D デジタル基盤 ® については，プレ IOWN 技

一致・統合させ，多様な産業基盤とのデータ融合や未来予術として一部実現可能な技術のため，具体的なユースケー測を可能とする基盤となっています．

スでの活用検討を進めていますが，データ収集におけるコ

昨今，インフラ分野は急速な高齢化と生産労働力人口のストや大量のデータを組み合わせて扱うための高性能なデー減少が社会課題となっており，省力・効率的なインフラ設

タ処理能力が求められることが課題としてみえてきていま

備の維持管理の仕組みが必要となっています．NTT 西日

す．サービス化をめざして，これらの課題解決に向けても本ではインフラ分野での適用検討をファーストケースに，取り組んでいく予定です．

₄D デジタル基盤 の要素技術活用に向けた取り組みを行っ®

ています．
具体的には₂D 地図上へ， 高精度3D 骨格情報

＊1
＊2

5₂

＊1

， 建物

高精度3D 骨格情報：NTT インフラネット社が整備を進める高精度位置を持つ道路縁 ･ マンホール位置基準情報．
設備管理のためのAI：NTT 研究所の点群データ処理技術（geoNebula®）．

2023.3

必要なときに柔軟かつ容易にリソース提供
可能なネットワークアーキテクチャの追求
お客さまのネットワークインフラを支える NTT 西日本
としては，IOWN の構想や技術を見据えつつ , 将来のお客さまニーズについて仮説からバックキャストし，求められᅗ䠐 ᚲせ䛺䛸䛝䛻ᰂ㌾䛛䛴ᐜ᫆䛻䝸䝋䞊䝇ᥦ౪ྍ⬟䛺䝛䝑䝖䝽䞊䜽䜰䞊䜻䝔䜽䝏䝱䛾㏣ồ

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図4

必要なときに柔軟かつ容易にリソース提供可能なネットワークアーキテクチャの追求

るサービスの検討と実現に向けて必要となる技術やアーキすが，早期サービス化をめざすにあたり，IOWN 技術を待テクチャの検討にも取り組んでいます．この取り組みは

つのではなく，現在の技術にて実現可能な部分から具現化

IOWN の主要技術である CF 技術の実現・活用につながるに向けて取り組んでいく予定です．IOWN 技術が確立されと考えています．

た際には，さらなる高度なサービスへと進化し，お客さま

NTT 西日本のネットワークは，インターネットの主流が Web1.0（ ブ ロ グ や 検 索 サ イ ト に つ な が る こ と ） か らWeb₂.0（プラットフォーマーの台頭とモバイル端末の普及による大規模トラフィック化）に変遷するに従い，イン
ターネットをお客さまがより快適につなげられるかたちとへの新たな体験の提供と新価値の創造につなげていく予定
です．

おわりに

して接続回線の大容量化へと進化してきています．しかし，

ここでは NTT 西日本の新価値創造および顧客体験の創今後主流とされる Web3.0においては，いつ，どこからど出に向けた研究開発の取り組みについて紹介しました．

こへ，どのぐらいのトラフィックが流れるかは，お客さま

IOWN 構想の実現に向けては，₂0₂3年 3 月より IOWN サーのニーズによって決まる時代になると想定しており，計画

ビスの第一弾として超低遅延・大容量化を実現する APN的，画一的なトラフィックをベースとしながらも，必要なサービスの開始が予定されています．前述した世界の実現

ときに柔軟かつ容易にリソースを提供できるような可変的にはさらなる大量かつ多様なデータの通信と蓄積・分析・なモデルが必要とではないかと仮定しています．現時点で活用等の取り組みが必要であり，それに伴う消費電力の増は，下記に関する研究開発を行っています．

加が予想されます．今後は多様な人々の Well-being 実現

選択の自由度が高い（品質の自由度，リソース選択に貢献していくだけでなく，IOWN のもう 1 つの大きな特対象の自由度等）サービスをお客さまの希望するタイミン

徴である低消費電力技術を活かした革新的なネットワーク

グに合わせて提供できる機能

サービスの実現に向けた研究開発にも取り組んでいきたい①②

多様な端末との接続ニーズにこたえることができる

ネットワークアーキテクチャや機能
今後さらに，サイバーとフィジカルの融合において求められると考えるトラスト機能（本人性の証明などの信頼情報提供）に関する検討を進めていく予定です（図 ₄ ）．
これらの機能の多くは，CF にて実現可能と考えていまと思います．

◆問い合わせ先NTT 西日本
技術革新部 技術戦略部門 技術企画担当
TEL 0₆-₆₄₉0-020₆
E-mail tech-strategy west.ntt.co.jp

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