橋本俊和
NTT 先端集積デバイス研究所
上席特別研究員

ま ず，そ の ア イ デ アが好きかを検討しよう．
結 果や周 囲を気にせず に 自 分 なりに 考 え
抜こう

あらゆるものがデジタル化されている現代．創造的な営みにおいてはデジタル的な思考だけでなく，事象をそのままのかたちでとらえるアナログ的思考も重要視されています．直面する状況に応じてデジタルとアナログの特徴を融合し，光回路技術を新しい価値にトランスフォームすることをめざす NTT 先端集積デバイス研究所．橋本俊和上席特別研究員に，次世代を見据えた研究活動の進捗と研究者としての姿勢を伺いました．

光の波の操作による新たな情報処理を実現する光回路
現在，手掛けている研究について教えてください．

計算できる・手数を少なく計算を省力化できる可能性があるわけです．しかし，容易に想像できるように，細かい数値（小数点の下の方の桁）になると，例えば光の波の振幅でそれを表した場合，ノイズがあると簡単にその情報が失私が手掛けているのは，光を波として操作することによわれてしまうことになります．ノイズの影響を受けやすいり新たな情報処理を実現する光回路の研究です．「光を波アナログの情報処理は大規模化が難しく，コンピューティとして操作する」の意味は光のアナログ的な性質を使うとングへの適用が進んできませんでした．しかし，人工知能いう意味です．デジタルの場合，例えば 2 つの値（ビット）（AI）に代表されるような細かな違いによらない性質を取の列を使って010110…と表さなくてはならないところ，アり出すような計算や，量子コンピュータで求められるようナログなら，例えば0.10110…という数を 1 つだけ使ってな，多くの量子状態の重なりを使って量子状態のノイズを表すことができます．これを上手く使ってやれば，高速に抑制しながら計算を進める場合は，精度よりも多くの計算

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を一度に進められたり，量子状態を壊さずにそのまま操作それよりも損失を一桁下げ，大規模回路や高性能な光回路する技術が重要になるためアナログ計算が意味を持ってきを実現する技術をめざしています．

ます．つまり，デジタル処理能力の限界をアナログ計算でそしてもう 1 つは，光の波を使いこなした光波演算技術

超える，というよりも，情報処理すべき対象が広がって，です（図 ₂ ）．光のメリットを活かした計算方式を創出し今までと違う量や質を持った情報に対しては，アナログ計て物理的な光として実現することが課題となります．光の算で今までとは違う処理を行う，それが私のめざしている波を制御する光デバイス技術により光波制御情報処理技術

光の波を使った新たな情報処理です．

を提案し，世界初・世界最高性能の光の波を使った演算技

このような情報処理を実現するために，次の 2 点について研究開発を進めています．

術の実現をめざして，現在のデバイス内の光の通り道（光導波路）をベースとした技術で光情報処理の基本動作の実

まず 1 番目は，超低損失 ･ 新設計光素子技術です（図証に取り組んでいます．

₁ ）．先ほどの話と矛盾するようですが，ノイズが少なけもちろん，光回路の低損失化にも限界もありますし，光れば少ないほどより性能の良い計算が可能となるので，まの波を使いこなすためには電子的な制御が必須となるので，ずは，ノイズとなる光回路の損失をできる限り抑えること

冒頭にあるようにデジタルとも上手く組み合わせて両者のが重要です．そのため，抜本的な低損失化や，損失を与え特徴を融合して新しい光回路技術を生み出していくことがる光回路の散乱そのものを取り込んで信号処理を可能にす大切だと考えています．

る新たな設計技術に取り組んでいます．私の取り組んでい光の波を使った新たな情報処理技術の応用としては，例

る光回路技術は光ファイバ通信向けの光回路技術で，光信えば，20₅0年ごろに実現されると予想されている大規模誤号を弱めないように低損失な特性を追求してきましたが，り耐性型汎用光量子コンピュータがあります．大規模で汎光導波路回路

応用例）高性能ユニバーサル光量子回路（a） 微細加工による光の通り道

複雑なパターンによる光回路応用例）ロスレスマルチモード合波分波回路（b） 光の波を制御する光回路素子の例（散乱光も利用）

図1

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超低損失・新設計光素子技術

用計算が可能な量子コンピュータは，実現されれば，従来Circuit：平面光波回路）と呼ばれるもので，光分岐回路のスーパーコンピュータでは困難であった革新的な材料開や波長合分波器等を実現してきたものです．その技術を発発や化学反応の設計が可能となり，エネルギー問題などの展させて，さらに高性能な光回路をつくり出そうというの地球規模の課題解決に貢献するものとして大きな期待が寄が私の研究です．この高性能な光回路技術は，光ファイバ

せ ら れ て い ま す． 私 た ち は，2020年 度 か ら 開 始 さ れ た

通信に使われる光の半分以下の波長の光（可視光）の制御JST（国立研究開発法人科学技術振興機構）のムーンショッも可能とするため，光による演算のみならず，スマートグト型研究開発事業の 1 つのプロジェクトに参加して，量子ラス向けの超小型 RGB レーザ光源にも適用されています．

情報処理向けの光回路デバイス技術により，常温動作を可RGB（赤緑青） ₃ 原色の半導体レーザは単色ではさまざ能にする光の波としての性質を使った大規模な汎用量子コ

まな場面に使われ始めていますが，それらを組み合わせてンピュータの実現に向けて取り組んでいます．

ＲＧＢの光源をつくるには，干渉等を使ってレーザ光の特新たな価値創造に臨まれているのですね．成果を ₁ つ教えていただけますでしょうか．

性を使いこなす光学系（光回路）の技術が重要となります．
従来は，それをレンズやミラー等で構成していたため，サイズが大きく組み立てるのが大変でした．そこで，その部私が取り組んでいる光回路は，もともとは光ファイバ通分に可視光 PLC 技術を適用しました．これにより，スマー信の部品技術としてシリコン基板上に光の通り道である光トグラスのつるに収まるような超小型光源モジュールを実

導 波 路 回 路 を 集 積 す る PLC（Planar Lightwave

現できる，世界最小クラスの光学系を実現しています．

光回路による量子状態の操作

光の波で量子状態を操作する回路（a） 連続量光量子情報処理回路（量子テレポーテーション回路）

光の周波数で時間分割と重み付けする回路（b） 光周波数領域重み付アップサンプリング処理回路

図2

光波演算技術の例

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自分の想像力が邪魔にならないように努力する 界最小記録が塗り替えられているのですね．どのようにしてテー世マを見つけていらっしゃいますか．

す（もちろん上手くいかない場合も多々あります）．さらに，ものづくりを行ううえで必要となる研究設備も充実していて，そういった環境は，デバイス研究を進めるうえで非常に大きなアドバンテージになっています．逆にいうと，私の研究のベースとなる光回路技術は，ある意味，光ファ

NTT の研究者には，これまで積み上げられてきた技術をイバ通信向けデバイス技術として研究が成熟して，新しい発展させ，世の中に送り出していくという使命があり，そ回答等の提案をしにくい分野ともいえます．そこで，私はのような努力を通してさまざまな技術を集約することが可

どんな光回路があり得るのかということよりも，光回路に能になり，より大きな技術の流れをつくっていけるのではどんな光を入れるかということのほうが重要ではないかとないかと考えています．

考えることにしました．これは，はじめのほうで述べたア

もちろん，研究所のアドバンテージだけで研究できるわ

ナログ計算の特徴を活かすうえで，どんな情報を扱うかがけではないので，自分から価値を生み出していく必要があ重要なのと同じです．光通信の波長とは異なる可視光を入ります．その際に大切にしていることとしては，自分の想れることで RGB 光源をはじめとするさまざまな応用が考像力の限界が研究の限界にならないようにするということえられますし，信号への情報の載せ方次第でアナログ計算です．例えば，光回路の研究では光という自然現象を扱いが可能となり，光の量子（光子）を入れれば光量子コンます．自然現象のほうが，私の想像力よりも遥かに豊かで，ピュータができるかもしれないのです．そして，それは，思いもよらないことがいっぱい起こります．「自然現象だそのための新たな光回路を生み出す源泉となると考えていからこんなことは起こらないはず」と決めつけて考えず，ます．さらに，今までとは違う観点を養うという意味で，「こうなったら良いな」というのを考え抜いて，そこからAI や量子コンピュータ等のディープテックベンチャーの研究をスタートさせることが大切だと思っています．図 1

動きにも注目しています．玉石混交ではありますが基礎技（b）に示した設計手法は，そのような考えに基づいて生ま術を一気に商用化するエネルギーには目をみはるものがあれた手法で，散乱を使うことで所望の特性を持った光回路ります．また，コラボレーションも重要です．それにより，を実現しています．光回路は，普通は散乱があると損失にこれまで培ってきた光デバイス技術が全く違う分野に応用なるので，散乱はできるだけ少なくするというのが一般的が可能となります．そこから大きな刺激をいただいて研究な考え方です．それをスタート地点にせずに，まずは問題の醍醐味を感じています．

を一般化して所望の特性を持った光回路を実現するにはど歴史のあるＮＴＴ研究所で活動する研究者としてのアドバンテージを感じることはありますか．また，研究活動において大切にしている姿勢を教えていただけますでしょうか．

うしたらよいかと考えて生み出されたのが図の設計手法となります．もちろん，このような姿勢で臨んだとしてもそれが正しいとは限りませんが，でも，大丈夫です．間違った考えは，計算や実験を通して自然現象が正してくれるのさまざまな応用やコラボレーションが可能なのは，ほかで，遠慮なく間違えてよいと思っています．正しいことをでは真似が難しい優れた光回路技術があってこそだと思っ考えるのでなく，「こうなったら良いな」ということを一ています．私の所属する研究所の光部品技術には半世紀に生懸命考える，まずは，それが大切だと思っています．

およぶ研究成果の蓄積があります．そういった土台があれば，少し付加価値を加えるだけ，ちょっと変わったことを78してみるだけで，一流の研究成果につなげることも可能で

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まず「良いアイデア」の定義について考えてみる 像力が妨げになるとは意味深いですね．研究者ならではのご想
苦労はありますか．

ぼ研究開発に従事してきました．途中，研究者として何をしたいのか分からなくなることもありましたし，研究は「仕事だから」と感じてしまうこともありました．20年以上が過ぎて，最初のころのことを時々振り返るようになりました．そうして初心にかえって研究に取り組んでみて，少し研究は上手くいかずに苦労するのが普通なので，私自身研究の楽しさが分かるようになってきた気がします．自分はポジティブに考えて，粘り強く頑張ってみることが多いを客観的に見るうえで，時々初心にかえることはとても有です．これは昔からそうだったのかなと思います．私の最効なことのように思います．

初の研究のテーマは光導波路と半導体レーザのハイブリッ

また，過去に私の研究テーマのアイデアについて若い研

ド光集積という光部品の実装（組立て）技術でした．複数

究者に聞かれたことがあります．その人はちょうど研究テーの光部品を組み合わせるので，位置合わせや固定など全部マを新しく考えようとしていたときだったと思います．私が上手くいかないと組み上がらないものでした．頭の中では「アイデア自体は自然なもので，君もそういうのをそのは絵にしてみると積み木を組み上げるようなものなのです

うち思いつくよ」等と答え，上手くアドバイスできなかっぐにできそうでしたが，なかなか上手くいかず， １ カ月以たかなという思いが残っています．今なら「まず良いアイ上悪戦苦闘しました．原因を調べては，徹底的に考えて，デアの定義について考えてみては」と答えるかなと思いま修正していきました．そして，最初の １ 個が出来上がった

す．良いアイデアの定義は人それぞれで，特許で稼げるのときには，周囲に人がいたら驚いたと思いますが，泣くほが良いアイデアとか，他の研究にたくさん使われるのが良ど感動して声を上げたように思います．小さな成功かもしいアイデア等，いろいろあるかと思いますが，私の定義はれませんが，自分だけが世界で初めてそれができたことを自分が好きになれるアイデアが良いアイデアです．好きな知っていると思うと，とても嬉しかったことを覚えています．

ら情熱を持って他の人と議論もできますし，実現するためこうした経験もあって，困ったなと思ったときに，困難に困難も乗り越えられるからです．そのように定義すると，から抜け出すために，できることだけを頑張るのではなく，良いアイデアを生み出す＝アイデアにこだわりを持てるよ

しっかりと困難と向き合ってよく考えることが大切だと思うに，結果や周囲の目は気にせず，自分なりに考え抜いて，うようになりました．そのためには，粘り強く考え抜き，自分なりの確信（それを証明や説明しきれなくても）を持その先に良い方法を見つけ楽観的になることが大切だとつことが大切なのではないかと考えています．

思っています．それでも解決しない場合は，解釈を変えて若い皆さんへのメッセージとしては，初心を大切に，そあるいは前提条件を変えたらどうなるか考えて，行き詰まして良いアイデアと情熱を持って他の人と議論していけば，らないことで楽観的になれるようにしています．例えば嫌きっと楽しく研究できるのではないか，ということになるだと思う仕事も自分なりに解釈して価値や意義を見出すよかと思います．

うにしています．そうすることで学ぶことは多いですし，そうして仕事を広げることで出会える人も多くなってよりいろいろな考えに接することができると考えています．
後進の研究者の皆さんに一言お願いいたします．
私は NTT に入社して研究所に配属されて，それからほ2021.1179