No.
42022
通巻 494FEATURE

時空標準技術：
分散化、
そして時空間同期へInterview

時空間とは何か
なぜ時間だけではなく空間が必要なのか
現代社会を支配する時間という情報を作る研究者たち

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

2022 No.4 通巻494

FEATURE

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ
1

時空間とは何か
なぜ時間だけではなく空間が必要なのか
現代社会を支配する時間という情報を作る研究者たち

井戸 哲也（いど てつや）〈中央左〉

松原 健祐×志賀 信泰×原 基揚×井戸 哲也

表紙写真：時 空標準研究室で開発している高精度な時刻・周波数の発生とそれを皆様のお手元に届ける技術( 左 ) 原子時計の信号を集めて時刻を発生する日本標準時計測システム( 右上 ) 原子時計を小型化するための弾性波素子を利用した超小型発振器( 右中 )ストロンチウム光格子時計( 下 ) 時空間の把握 ( 時空間同期 ) を可4

光格子時計を基準に刻む標準時刻6時空間同期によるデバイスの協働

8小型原子時計を活用した分散時刻同期とそのビジョン

10

光原子時計と測地学

11秒の定義を実現するための時刻・周波数比較技術12

日本標準時供給の近況

蜂須 英和／ Nils Nemitz ／伊東 宏之
安田 哲／志賀 信泰

矢野 雄一郎／原 基揚能にするワイワイ( 近距離無線双方向
時刻比較 ) モジュール1～7号機

左上写真：時空間同期技術のセンサ応用の一例

NICT 本部（手前）とスカイタワー西東
京 間（遠 方）約4.3 km の 距 離で は、経路上の水蒸気によって約1.5 m の電

13間でワイワイ( 近距離無線双方向時刻

約2 cm の精度で伸びの変化を明瞭に検出できます。

市川 隆一

関戸 衛／後藤 忠広
松原 健祐

遅れがあっても大丈夫だろう。しかし、これからは膨大な数の機械と機械が通信しあ

NICT のチャレンジャー File 21

木原 亜美

量子技術を応用した複数個イオントラップ時計の開発に向けてう。例えば自動運転のクルマがズレた時計を搭載していたらぶつかってしまうかもしれない。このような未来を見据え、近い将来には、開発中の光格子時計などによってさらに精密な時間が実現する。1秒の定義ももっと正確なものに変わる予定だ。

日常生活から科学技術まで、時間は私たちの生活と社会を支配している。今回は、INFORMATION
14

時空間とは何か
なぜ時間だけではなく空間が必要なのか
現代社会を支配する時間という情報を作る研究者たち
正確な時間は現代社会には欠かせない。人と人が待ち合わせをする場合は、数分の

TOPICS

波伝搬経路の伸びが生じますが、この比較技術 ) を利用して通信することで、電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 室長

日本標準時を生成・供給している時空標準研究室の今を紹介したい。

受賞者紹介──時空標準研究室とは
井戸

PRムービー『Ｎのいる未来』が完成！
2022 年 6 月、NICT の新しい PR ムービー『N のいる未来』が完成しました。
203X 年の近未来を舞台とするドラマ仕立てで、NICT が力を入れて研究開発している Beyond 5G、
AI 同時通訳、量子暗号、サイバーセキュリティの４つを人工知能 “N” がわかりやすく説明しています。
そしてナレーションと “N” の声は人気急上昇の若手実力派女優である上白石萌音さん！
NICT が作る“これからの未来”を是非ご覧ください。

https://www2.nict.go.jp/publicity/pr-movie/ていきたいと考えています。
一口に時刻と言っても、ただひたすら

時 空 標 準 研 究 室 は NICT の 基 幹

精度が良ければいいというものではあり

ミッションである日本標準時の生成・供ません。またユーザーが正確な時間を得給を行っている研究室で、そのための技

るのに大きなコストがかかるようではい

術開発も行っています。日本標準時の基けません。

大学院修了後、JST-ERATO 研究員、JILA（米国 NIST
／コロラド大学）Research Associate、JST さきがけ研究者を経て、2006年、NICT 入所。Sr 原子のレー
ザー冷却及びその光格子時計への応用、また精密
光計測技術等の研究に従事。博士（工学）。

松原 健祐（まつばら けんすけ）〈中央右〉

電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 日本標準時グループ
グループリーダー（研究マネージャー兼務）

大学院修了後、非常勤研究員を経て、2001年独立行
政法人通信総合研究所（現 NICT）
入所。単一イオン光時計の開発、標準電波による高精度周波数提供、日
本標準時の維持運用に従事。博士（理学）。

志賀 信泰（しが のぶやす）〈右〉

グローバル推進部門 北米連携研究センター
プラニングマネージャー／
電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 主任研究員
大学院修了後、ポスドク研究員を経て、2008年 NICT入所。光格子原子時計及びイオントラップ原子時計の開発の後、無線時刻同期技術（Wi-Wi）と「時空間同期」の応用に関する研究開発に従事。Ph.D (Physics)。

原 基揚（はら もとあき）〈左〉

電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 主任研究員
大学院博士課程修了後、株式会社富士通研究所に入社。東北大学大学院工学研究科准教授を経て2016年
NICTに入所。半導体微細加工技術を応用したデバイ
ス開発に従事。博士（工学）。

間を空間の位置把握に利用する技術を開礎となる周波数を、安定して途絶えるここのような観点に立ち、当研究室では発しています。必要な精度に応じてサーとなく社会に送り続けることが使命で図のような将来のイメージを描き、多様ビスするためには、まず正確な時刻と周す。さらにはこの活動をより発展させてなレイヤーにあるユーザーの必要に応じ波数を生成することが必要であり、こち

新しい技術を開発・提示し、これまでにた形式や精度で時刻や周波数の基準を国らは研究室内の日本標準時グループがそなかったような時間の使い方を切り拓い民の皆様に供給し、また正確な時刻や時の任にあたっています。

ひらNICT NEWS 2022 No.4

1

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

図

時空間とは何か
なぜ時間だけではなく空間が必要なのか
現代社会を支配する時間という情報を作る研究者たち

松原

日本標準時にとって最初に大事な

正確な時刻や周波数の基を作るとしのコミュニケーションでは数ミリ秒程度(1) から (4) は時間及び空間利用の用途に応じた供給
レイヤーの例を示す。
(1) エッジサーバを起点にしたモバイルネットワーク。
供給される時刻基準は位置決め等の空間把握にも利用される。
(2) 光原子時計を相互接続したメトロネットワーク。
ここからエッジサーバ等に必要な要求精度に応じた
時刻・周波数を供給する。
(3)NICT や国内外の研究機関の協力で作る堅牢な標
準時や協定世界時。
(4) 超高精度原子時計の開発や基礎科学の開拓といった未踏領域。この究極精度は相対論的な測地技術への活用も期待される。

有されることになります。

までの遅れは気にならないからです。

ことは、誰もが安心して使える正確な標ともに、これをできるだけ精度を落とさ準時を生成し、途切れること無くこれをずに国民の皆様のお手元にお届けする技

これをぼくたちが研究している技術を──精度を目指す光格子時計の研究も気利用者に供給することです。そしてこの術も非常に重要です。また、電波が届く

使ってナノ秒・ピコ秒といったところまになります。現状はいかがでしょうか？

ことを高いレベルで行うことにより、までの時間を測るとその間の距離を知る

で精度を上げると、できることが大きく世界においても高い日本の科学力を実ことができるため、時刻情報の共有によ拡がってきます。人間の脳の処理速度を証することです。このことが日本の技術

り互いの位置を知ることもできます。時はるかに超えるコラボレーション（連携）への信頼を生み出すと考えています。現刻同期は空間にも関係するということで在、世界共通の標準時である協定世界時（UTC）は、世界各国の計測機関の原子時
計が示す時刻をパリの国際度量衡局（BIPM）

そうなると、我々が取り扱える時間の精も把握できるようになり、バスがそれに度を5桁くらい改善することが可能とな合わせて、サービスの効能を最大化でき秒の定義が光時計によるものに変わる可り、端末間の連携レベルを大幅に引き上るようになります。バスが自動運転によができるようになります。それが実現す

能性が議論される予定となっており、私げることができます。これまでの IoT 機

り無人化され、ネットワークを介して最私たちは「時空間同期」という言葉の基るとできることの一つに自動運転がありたちはその実現に貢献する研究成果をあ

器は主にセンサーとして情報を扱ってき適制御されるようになると、その効果はに研究を進めています。

ます。機械どうしが超高速で連携するこげつつあります。また、秒の定義が変わっましたが、これからは画像及び動画をリより鮮明になるでしょう。

とで、人間だったら制御しきれない量とても、それに対応した形で秒をしっかり

アルタイムに扱うようになります。さらここで、重要なのは、バスと乗客の時

井戸 国際度量衡総会で2030年頃には、で平均処理することにより決定されてい志賀ます。自国の標準時を UTC に対してどれ存じだと思います。時計を合わせる操作だけ正確に維持できるかは、その国の時のことです。では空間同期とはどういう間周波数における技術力を示しており、ことをいうのでしょうか。これは、空間──原主任研究員も時空間同期に関する

刻む正確な1秒間を標準時に反映させ始機器で連携して並列処理する要望に対し

ニーズや行動を汲み取って、公共交通機

日本標準時は過去1年間において UTC に的に離れた場所にある多くの機械がお互研究をしていますね。

めています。

て、精度の高い時刻同期が欠かせず、光関をより柔軟に、より効率的に運用でき

対して最大でも8ナノ秒以内の違いで維いに相手の位置を把握しあっていることるところにあります。逆に、人間は時計持できています。これがどれくらい短いをいいます。このとき、位置を正確に測原

格子時計の実用化は重要なインパクトを持つと考えています。

に縛られることがなくなります。

時間かと言いますと、8ナノ秒では光でる技術と正確な時刻の同期との間には切小型化する研究をしていますが、イメー

り離せない密接な関係があります。

ジしているのは、あらゆる機械やデバイ

験（2011年）やスカイツリーにおける志賀──最後に時空標準研究室の目標をまとも2.4 メートルしか進むことができません。

時刻の同期はすでに皆さんよくご

密度の機械群の運動をさばくことができと自分たちで生成し標準時として供給しに、これらは自動運転のように空間を「移計が合っていて、遅刻を防いでくれるとるようになるのです。

ていけるように努力しています。現在す動しながら」処理されることになります。

いうことではなく、人間の認知レベルをでに標準時グループでは、光格子時計がこのような大容量データを高速に複数の越えて同期化されたシステムが乗客の

私は原子時計をチップに埋め込んで

松原

NICT・東大本郷キャンパス間での光格子時計による相対論効果の実証実

ロボットたちが連携して作業してめてもらえますか。

しかしながらナノ秒といったスケー

例えば壁掛け時計を基準時計としてみスに高精度な時計が入っていくことでより高精度な実験（2020年）によって、いるところを想像すると、これからの情

ルの高精度は、日常生活で必ずしも必要

んなが時刻を合わせようとするとき、厳す。これからは、すべてのデバイスが情

光格子時計は重力ポテンシャルの違い

報通信がどのような方向に進んでいくかでは無いでしょう。NICT からは電話回線

密に言うと壁掛け時計からの各自の距離

報でつながるようになります。そうする（数十メートルの高度差）で時間の進みがイメージできると思います。物流ならや NTP（ネットワークタイムプロトコル）

が少しずつ違うため全員の時刻をぴたりと複数の機械が一体として動けないとい井戸

方が違うことを目の当たりにしてくれま

ぬヒト・モノ・コト流を3次元的・4次度を上げることがひとつの大きな目標で等幾つかの手法で標準時を供給していまと合わせることができません。距離の違けません。どの機械もすべてが高精度のした。これまで私たちは、時間には唯一元的に円滑に進めることは、時空間同期

あることは変わりません。その一方で、す。例えば、
長波帯電波を利用した標準電いによって壁掛け時計が示す時刻の視覚時計を持つことで、正確な場所と時間を正しいものが一つあり、それを共有できがとれていないとできないのです。

時間情報は重要な社会インフラの一つで波の手法では、100ナノ秒以内の誤差で時情報が眼に届くまでにわずかな時間差が自ら把握し自律的に判断して行動できるるものだと思っていましたが、これから刻を発信しており、これは電波時計で受あるからです。ですから離れた二人の間ようになります。そうなると人間が機械は別々の時間があるのは当たり前という

例えば、公共交通機関である乗り合ても、分散化技術により神戸の副局や標信して利用する上では全く無視できる誤で正確に時刻を合わせるには空間におけを制御するというよりも機械どうしが連

原

社会が生まれてくるかもしれません。精いバスを考えると、今はバスの時刻表に

準電波送信所を活かして決して止まるこ差です。一方で、
サイエンスの領域では非る位置関係をきちんと把握しておく必要

携して人間に対して能動的にスマートな

密な時間の研究は、新しい時代の時間の合わせて乗客が集まり、バスが遅れれば、とのない強靭な標準時を生成・供給する

常に高い精度が求められると思います。

があるのです。このように正確な時刻同対応をしてくれるようになるのではない

使い方の変化につながっていくのではな

遅れた分だけ乗客は待ち、乗客が遅れたことも目標です。

NICT で運用するストロンチウム光格子時期と空間同期は実は一つのコインの表裏でしょうか。

いかと思います。

ら、バスは乗客を待たずに行ってしまい

集中から分散へ、そしてさらには時空計は、数億年に１秒以内という正確さをの関係にあり、それらを同時に実現するます。最近は、バスの遅延や移動場所を間同期へと正確で安定した時刻・周波数誇ります。このような時計も応用しながら、のが時空間同期なのです。

我々が使う情報端末の直近の情報イ

表示してくれるアプリも有りますが、さとこれを使いこなす技術を提供すること

ンフラにも光格子時計の高精度な時刻情らに乗客を取り囲むシステムに同期したで新しい価値の創出に貢献していきたい報が届けられるようになると思います。

時計が内蔵されると、乗客の遅延や場所と考えています。

将来を含めて様々なニーズに利用できる
時刻を生成して供給して行きます。

2

井戸

将来の時刻周波数社会基盤のイメージ︎

NICT NEWS 2022 No.4

スマートフォンが進化したイメージでしょうか。スマートフォンも IoT デバイ

今は海外とオンラインで結んでも、ほとスもすべてが時間を同期してつながってんど遅延を感じませんが、これは人間どういると、時間も空間（場所）も全員で共原

光格子時計などを使って時刻の精すから、災害などで一か所が損害を受け
い

きょうじん

NICT NEWS 2022 No.4

3

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

光格子時計を基準に刻む標準時刻

マイクロ波を基準にした時刻から光を基準にした時刻へ
図2 2
 014年10月以降の各周波数標準の TAI 歩度評価。
オレンジは NICT-Sr1、ピンクと青はそれぞれ光、
マイクロ波の二次周波数標準、緑はセシウム一次周波数標準。淡色は「遅延」校正を示している。

定世界時（UTC）の1秒の長さを「秒協 の定義」に基づくように正確に保つため、これまでは世界中のマイクロ波

周波数標準がUTCの歩度（時刻の刻み幅）を校正してきました。近年、レーザー光による原子の精密分光を基にした光時計が発展し、NICT のストロンチウム光格子

時計を含めたいくつかの光格子時計が蜂須 英和（はちす ひでかず）

電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 主任研究員
大学院修了後、JST-CREST 研究員を経て、2010年 NICT に入所。2013年10月から現職。光周波数標準、特に光格子時計の高精度化及びその応用に関する研究に従事。博士（工学）。

UTC の歩度を校正し始めています。さらに NICT では、同光格子時計が日本標準時の基準となり、その高精度化に貢献しています。これらの活動は、現在検討されている「秒の再定義」実現に強いインパクトを与えています。

国際度量衡局（BIPM）は、世界中の450台以上の原子時計が刻む時刻情報を

Nils Nemitz（左）（ニルス ネミッツ）

電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 主任研究員に基づく時刻（地球時）に合わせるためす。すなわち、セシウム原子時計よりも

次周波数標準に認定された翌月（2018

ごとに得られる UTC の時刻差は、光格子

TAI に対して「うるう秒」で時刻を1秒単1万倍以上も高い周波数の光を使った光

年12月）に、パリ天文台と同時に光時計時計の導入前は20 ns（ナノ秒 : 10億分の位でオフセット調整することで、国際的時計 * の方が精度向上の点で有利です。

としては初めて無遅延校正を実施し * 、

1秒）程度でしたが、導入後は数 ns に改な標準時刻として使われている協定世界

近年、光時計は急速な発展を遂げ、セシ

それ以降2年半の間、断続的ではありま善しています。私たちが知る限り、光時時（UTC）が決定されます。つまり、TAI

ウム一次周波数標準よりも高精度である

すが、光時計としては実質唯一の無遅延計が国家標準時刻に導入されたのは初めと UTC の歩度は同じです。TAI と UTC はことが明らかになりました。そこで、国校正を行ってきました。そして2021年てです。このように「UTC(k ) に光時計が5日ごとの断続的な時刻で、かつ、最長

際度量衡委員会傘下の時間周波数諮問委

11月には、各国のマイクロ波周波数標準貢献する」ことは、「秒の再定義」実現

でおよそ40日後に公表されることから、

員会（CCTF）ではセシウムのマイクロ波と NICT-Sr1を含む3台の光時計を合わせの努力目標にも掲げられており、NICT は

実生活で使うには不便です。そこで、各遷移に基づく現行の「秒の定義」を原子て、これまでで最多の16台の原子時計が国際標準時刻のみならず、国家標準時刻

機関では実信号のあるローカル標準時刻の光学遷移で新たに定義し直すための条

TAI 校正に貢献しました（図2）。これはの観点からも「秒の再定義」実現に貢献

UTC(k )（“k ” は機関名称）を独自の方法で件を議論しています。この「秒の再定義」

各国の協力の下、国際標準時刻が堅牢にしています。

生成しています。NICT では短期安定度がを実現する条件のひとつとして「ひと月当維持されることにつながるだけでなく、「秒高い水素メーザー原子時計を信号源とし、たり少なくとも3台の光時計が、2×10 以の再定義」実現の条件を満たしています。

その歩度を長期安定度の高い18台の商用下の不確かさで定期的にTAIの歩度校正に

この成果は BIPM の web ページで報告さ私たちは、今後も光時計の標準時刻へ貢献すること」が求められています。

れています* 。さらにその一か月後（2021の貢献において、世界を牽引し、UTC や

年12月）には衛星仲介周波数比較の不確

日本標準時の維持及び高精度化に努める

かさ等を可能な限り抑制し、NICT-Sr1がとともに、「秒の再定義」実現において周波数標準が TAI の歩度校正に貢献す

他の周波数標準を含めて、歴代最小の計

重要な役割を果たしていきます。また、るためには、CCTF 傘下に設置された、-16

測不確かさ1.9×10 で TAI の歩度を評価

高精度な時刻信号を「いつでも、どこでセシウム原子時計によって調整して■標準時刻の枠組み

UTC(NICT) を生成し、これを9時間進めて日本標準時として提供しています。

■光時計

2

-16

■ NICT光格子時計の国際標準時刻への貢献

3

4■今後の展望収集し、それを重み付き平均して自由原

振り子時計は振り子の振動数（周波数）

時間周波数分野の研究者で構成される国しました。この高精度校正は『「秒」がも、だれでも」使えるようにすることで、子時（EAL）という決して止まることのを利用しますが、原子時計では振り子の際作業部会の審査を受け、その校正に資

原子の光学遷移に再定義された暁には、

光時計の測地学への応用 *6や暗黒物質探ない堅牢な時刻を決定しています（図1）。

代わりに原子が吸収・放出する電磁波のする能力を認定される必要があります。

光時計による TAI の校正精度が現行の精索などの基礎科学への応用 *7にも貢献でこの1秒の長さが国際単位系の「秒の定周波数を利用します。セシウム原子時計

この認定された周波数標準の中で、現在度を上回る』ことを初めて実証したこと

きればと考えています。

義」に基づくように、各機関が開発した

では秒の定義に従って9,192,631,770回の秒を定義するセシウム以外の特定の原になります。

周波数標準 * がこの歩度を評価し、そのの電磁波の振動を数えて1秒としていま子を利用する原子時計を二次周波数標準

結果を使って BIPM が校正値を毎月決定

す。ものさしの目盛りが細かい方がよりと呼び、NICT で開発したストロンチウム

します。この校正を施した時刻が国際原

正確に長さを計測できるように、振動数原子を使った光格子時計（NICT-Sr1）は、

光格子時計は計算時系である TAI だけ

子時（TAI）です。そして、地球の自転が高ければより正確に1秒を計測できま1■ NICT光格子時計の日本標準時への貢献【用語説明】＊1

2018年11月にパリ天文台のストロンチ

でなく、リアルタイムの時刻信号の精度

ドイツの PTB、理化学研究所を経て、2017年に NICT に入所。現在は、光時
計と UTC をつなぐ周波数コムやデータ評価などに従事。Dr. rer. nat. (Physics)。

ウム光格子時計に続いて、光時計としても向上させることができます。NICT では

世界で2例目の二次周波数標準となりま

2016年の5か月間、水素メーザーの周波した。BIPM は周波数標準の歩度評価結数を NICT-Sr1で評価・調整することで、

伊東 宏之（右）果をもとに TAI 校正値を決定します。例

世界に先駆けて光時計を用いた高精度時＊3

えば2022年5月の校正値は6月に計算さ刻実信号を生成しました *5。2021年には電磁波研究所 電磁波標準研究センター
時空標準研究室 主任研究員

れます。その校正値に、4月以前の歩度同様の手法で生成した高精度時刻信号＊4

評価からも推定できますが、高い精度でTA(Sr) を参照した UTC(NICT) の運用を開

校正値を決定するためには、5月（校正始しました（図3）。そのため、現在の日

対象の月）の評価結果を BIPM に提供す本標準時は光格子時計を1秒の基準としる「無遅延」校正が必要です。NICT は二て刻まれています。UTC(NICT) と一か月

（いとう ひろゆき）

大学院修了後、1999年通信総合研究所（現 NICT）に 入 所。原 子 時 計、精密周波数計測、時刻・周波数標準などに関する研究に従事。博士（理学）。

4各機関が生成するローカル標準時 UTC(k ) と UTC の時刻差。点線は TA(Sr) と UTC の時刻差。

図3

NICT NEWS 2022 No.4

図1

 準時刻の構造。
標
水素メーザーの周
波数は光周波数コムという周波数軸のものさしを使って、光格子時計を基準に計測される。

＊2

＊5
＊6
＊7

 波数標準：時間周波数分野の研究者で構成
周
される「時間周波数諮問委員会傘下の国際作業部会」によって、TAI 校正に資する能力を認められた原子時計のことです。定義に基づいた1秒を生成できるセシウム一次周波数標
準とそれ以外の特定の原子を用いた二次周波数標準があります。
光時計：原子の光学遷移を利用した原子時計
で、代表的な方式に光格子時計と単一イオン
光時計があります。
NICT の プ レ ス リ リ ー ス : https://www.nict.
go.jp/press/2019/02/07-1.html
BIPM, ”Record number of frequency standards
contribute to International Atomic Time”,
https://www.bipm.org/en/-/2021-12-21record-tai
NICT の プ レ ス リ リ ー ス : https://www.nict.
go.jp/press/2018/03/15-1.html
NICT News 本特集号 p.10
蜂須英和 , “ レーザー光による次世代の周波数標準 ”, NICT NEWS 2019年 No. 3.

NICT NEWS 2022 No.4

5

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

時空間同期によるデバイスの協働

モノが「つながる」から「シンクロする」ビジョンへの移行

情報通信の分野では5G の実装が今 急ピッチで進められています。それと同時に5G の先（Beyond 5G）の通信についての研究開発が世界中で進められ て い ま す。Beyond 5G の 時 代 に は、
たくさんのロボットが高度にタイミングと位置を合わせることで社会的な課題を解決するようになるでしょう。私たちはデバイス同士が時刻と位置を合わせる技

安田 哲

術を時空間同期技術と呼び、研究開発を（やすだ さとし）

進めています。機械の連携が進むことで電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室
研究員

人の連携も進められることを私たちは目指しています。

大学院修了後、静岡大学の研究員、民間企業でのシステムエンジニアを経て、2014年から現職。無線時刻同期技術（Wi-Wi）と「時 空 間 同 期」の 応 用 に関する研究開発に従事。博士（理学）。

志賀 信泰（しが のぶやす）

電磁波研究所電磁波標準研究センター／
時空標準研究室主任研究員
大学院修了後、ポスドク研究員を経て、2008年 NICT 入所。光格子原子時計およびイオントラップ原子時計の開発の後、無線時刻同期技術（Wi-Wi）と「時空間同期」の応用に関する研究開発に従事。Ph.D（Physics）。

6

NICT NEWS 2022 No.4

ロボットアニメではロボット同士が変時間スケールと光の進む距離

図２

衛星双方向時刻比較技術と無線双方向時刻比較技術

は、ますます時刻同期の精度を上げていく必要があります。
また移動体の精密時刻同期には GPS を
はじめとする衛星測位システム（GNSS）
が最も簡便でよく用いられていますが、B5G 通信の仕組みを GNSS に過剰に依存

図４

時空間同期技術開発のロードマップ

させると万が一の災害に対して脆弱なシ
ステムとなってしまうため、レジリエン
トな通信を確立するために新たな時刻同期及び位置計測技術の開発が世界的な課題となっています。時刻同期精度をピコ

図３秒（1兆分の1秒）精度まで上げること

Wi-Wi モジュールの歴史ができれば、電波を用いて mm 精度の位
置計測をすることができるようになるの

■背景

図１

です（図１）。
■ Wi-Wi の紹介

ロボット群の制御に活用することを目指

でなくビジネスとの連携、国際標準化、しています。時刻同期を Wi-Wi により実そして法整備も並行して進める必要があ

2015年に計測器で Wi-Wi の原理を実現しておくことで、これまでにない性能

ります。ビジネスとの連携では2016年

証した後、商用通信機に Wi-Wi 機能を搭の低遅延、多数接続、雑音に強い無線通

より模索を続けており、徐々に時刻同期載した Wi-Wi モジュールを開発してきま

信プロトコルをそれぞれ開発してきましの重要性が認識されてきました。また標した（図3）。

た。そして Wi-Wi モジュールを通信電波準化推進室と時空標準研究室とで連携し■ Wi-Wi モジュールの開発

形合体することで、より高度な機能を実

そのような背景の下、私たちは無線双現するシーンが描かれてきました。しか方向時刻比較技術（Wi-Wi）を開発してしながらロボットアニメの出現から50きました。この技術は日本標準時を協定

これらの Wi-Wi モジュールは920 MHz

環境の計測センサとして用い、ロボットて時空間同期の国際標準化を進めており、年以上たった今でも変形合体ロボをつく

世界時と比較する際に用いられる衛星双の帯域を使用し、IEEE802.15.4g に準拠

により通信環境のサーベイを行う研究に

ITU-R の WP5D にて6G の将来技術トレンるのは難しいという現実があります。そ方向時刻比較という技術が基となっていした通信モジュールで、試作機ですが技も着手しています。

ドに時空間同期を入力しています。また、の理由のひとつに、ロボット同士が時刻ます（図２）。この技術は衛星を介して術基準適合を取得しており、誰でもどこと位置を合わせる技術が未熟だからとい相互に時刻情報を送り合うことで時刻差でも利用することが可能です。通信レンうことを挙げることができると思います。

とともに信号が相手に届くまでの時間（伝ジは見通しで200 m 程度、時刻同期精度

私たちは、2040年頃にヒト・モノ・きます。私たちは主に米国の研究機関、

近年スマホやパソコンはインターネッ

搬時間）を同時に測る技術であり、ピコは30ナノ秒、同期ジッタ20ピコ秒です。

コトが３次元的に整然と行き交うことを大学、ビジネスとの共同研究を目指して

トにつながることで時刻が自動的に数ミ秒の精度まで計測することが可能です。

モジュール弐号機はハガキサイズだった

目指しています。そのために2035年頃

連携の準備を進めています。

リ秒精度で合わせられるようになりまし私たちはこのプロトコルを無線通信機にのが六号機では半分の名刺サイズに小型までに特定の地域で時空間同期インフラた。数ミリ秒精度というのは人間が気づ組み込むことで無線通信機の時計をピコ化が進んだほか、時刻同期精度も１マイを整え、自動運転ロボット群による協働

かない時間スケールですが、機械同士の秒レベルで揃える技術を開発してきました。

クロ秒から30ナノ秒へと改善するなど性作業を実用化します。これにより山林の

私たちはデバイスの時刻と空間の同期

時計をマイクロ秒精度に上げることがで

Wi-Wi は時刻比較と伝搬時間の計測を能もアップし続けています。

手入れなどの作業を少ない人手で進めるを飛躍的にすすめる技術を開発していまきれば通信の効率を飛躍的に上げること行いますが、伝搬時間に光の速さをかけ

この Wi-Wi モジュールの開発及び応用ことが可能になります。時空間同期を実す。なぜならロボットたちが「つながる」

ができるようになります。５G におけるることでアンテナ間の距離を計測するこ研究を NEDO の「ポスト5G 情報通信シス

現するためにはまず時刻同期基盤を整備

から「シンクロ」へと進むにはもっと時通信の効率化の指標として大容量、低遅とも原理的に可能です。私たちはこれま

テム基盤強化研究開発事業」のサポートする必要があり、2025年頃までに時刻

刻精度を上げる必要があるからです。私延、多接続の3つが掲げられています。

でに電波暗室や屋外のフィールドなど周を受けながら東北大学、東京大学、広島

同期コア技術を完成させることを目指したちは機械が連携することで人の連携がこれまでの数ミリ秒精度の時刻同期はりに電波を反射するものが少ない環境で大学、日本電波工業と共に進めています。

て研究開発を進めるとともに、実装を進スムーズになることを目指し、技術の研その効率化の足かせとなり始めており、位置計測が可能であることを実証していこの研究では時刻同期技術があるというめる試みを進めています（図4）。このビ究開発と同時に使われる技術とするため

今後更に通信の効率を上げていくためにます。

前提で効率的な無線通信技術を構築し、ジョンを実現するためには研究開発だけの取組も進めています。

■時空間同期技術開発の展望

日本国内だけの実装の活動だけでは不十分であり、今後国際連携も必要になって■まとめ

NICT NEWS 2022 No.4

7

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

小型原子時計を活用した分散時刻同期とそのビジョン

イクロ波の量子遷移を周波数基準

マ とした原子時計の小型化が進んでいます。将来的にはスマホに乗るくらいに小さくなり、原子時計はより身近なものになると予想しています。原子時計の普及が進むと何が変わるのか、小型原子時計を活用した現在の取組と、その将来像について時刻供給の観点から紹介します。

矢野 雄一郎（やの ゆういちろう）

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室研究員
大学院博士課程修了後、日本学術振興会特別研究員を経て、2016年 NICT に入所。小型原子時計とその応用に関する研究に従事。博士（工学）。

型原子時計の普及を見据えて、Beyond 5Gに向けた高精度かつ高信頼な分散管理型■小型原子時計の研究開発とNICT の取組

原子時計の小型化、省電力化は半導体

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室
主任研究員
大学院博士課程修了後、株式会社富士通研究所に入社。東北大学大学院工学研究科准教授を経て2016年 NICT に入所。半導体微細加工技術を応用したデバイス開発に従事。博士（工学）。

NICT では、今後普及が見込まれる小ら 大 き く 進 み、2011 年 に は 大 き さ型原子時計の「数の力」を最大限に活用

17cc、消費電力125mW の小型原子時計

して、精度と信頼性をより高めた時刻同が登場しました。現在は日本も含め米期網の研究開発を進めています。複数の国、中国、欧州、イスラエルなど世界各原子時計が集団で時を刻むことからこの端末の時刻合わせをするとき、基準と国で研究開発が進んでいます。NICT でなる時計に端末の時刻を合わせるのが最も単純な方法です。現在の時刻供給シス

スマートグリッドと分散型時刻同期網の類似点

スマートグリッド

分散型時刻同期
小型原子時計

分散電源の電力情報を集約して送電ロスを最小化して電力伝送するシステム

原子時計の時刻情報を集約して、伝搬誤差を最小化して時刻配信するシステム

電力供給の安定度向上

時刻供給の安定度向上

仕組みをクラスター（集団）クロックと

需要家

時刻・周波数を知りたいユーザー

は大学や企業と連携して、核となる構成

呼んでいます。この研究では、まず、原

供給家

原子時計を持っているユーザー

部品の小型化と省電力化の研究開発を実子時計の時刻の生成を模擬したネット

テムも同じで、基準の時計と端末には従施してきました。例えば、圧電薄膜共振

ワークの数値解析から始めました。最近

属関係があり、基準となる一つの時計が子を利用して原子の遷移周波数である

では、実際のマッチ箱サイズの小型原子電源により発電した電力を束ねて安定しと信頼性と共に求められています。ま

刻む時刻をネットワーク全体で共有する

GHz 帯を直接発振する発振回路（図1）

時計３台を使った検証実験を実施し、単て電力が得られるように、複数の原子時

た、COVID-19の影響から、高信頼な時集中管理型のシステムになっています。

を新規開発し、上記のサイズと消費電力体で利用するよりも安定性を1.6倍程度計が生成する時刻も束ねることで安定な刻情報に基づいた電子署名、サプライ

管理がしやすい一方で、基準となる時計の両方を約半分に抑制できることを示し高めることができることがわかりました。

時刻が共有できます。電力インフラが集チェーン、e シールやタイムスタンプなや時刻情報の伝達経路の障害に対してはました。更なる構成部品の研究開発を進今後、更に多くの原子時計を利用するこ

中型電源から分散型電源に移行していく

どのトラストサービスの需要は高まって脆弱です。例えば、現在、GNSS（全地

めて、小型、安価、省電力、これらを同とや、集約のための計算アルゴリズムをように、原子時計の普及に合わせて、時います。今後、高精度かつ高信頼な時刻

球測位衛星システム）を使った時刻同期時に満たすような小型原子時計の実現を

より高度化することで、更なる高精度と刻同期のインフラにおいても、集中型（図情報の価値が大きくなり、対価と引き換が広く利用されていますが、ジャミング

目指しています。

高信頼性が期待できます。

2-C）か ら 原 子 時 計 に よ る 分 散 型（図えに情報を提供するシステムが成立する

2-D）への移行は自然な流れと考えていと考えています。

■集中管理型の時刻同期から

分散管理型へ

■分散型時刻同期インフラの将来像

ます。類似する対応関係をまとめるとス■今後の展望いことが指摘されています。米国の試算

クラスタークロックを拡張した分散型

マートグリッドと分散型時刻同期には表1

では GNSS が利用できない場合、1日あ

時刻同期の将来像について、既に集中型のような関係性があると考えています。

SDGs では高品質、高信頼、持続可能たり10億ドル（約1,280億円）の経済損（図2-A）から分散型（図2-B）への移行

ただ、エネルギーは市場価値が存在しなインフラの実現が掲げられています。

失が生じると報告されています。日本のを先行しているスマートグリッドの取組て金銭に換算できますが、時刻・周波数

時刻や周波数情報はデータ社会を支える

時刻を決定している日本標準時システムが参考になると考えています。スマート

情報は価値に換算できるかまだ定かでは基盤となる情報です。また、これからのでは、複数の独立した原子時計を高度にグリッドでは、IT 技術により太陽光やありません。価値に換算できなければ、

時刻インフラには高精度だけでなく、安管理する分散管理型のシステムとするこ風力などの分散型電源を効率的に制御

原子時計の時刻情報を供給する供給家や全性、信頼性や省電力性、経済性など、とで高い精度と信頼性を得ています。

し、電力を安定的に供給することが目指

分散型同期システムを維持する事業者が様々な要求に応えなくてはなりません。

NICT では、商用の原子時計を約18台使されています。また、従来の集中型電源

現れず、持続可能なインフラは成り立ち

持続可能な時刻同期のインフラを実現す

い、各時計の時刻を集約し計算（合成）による電力網と比べて、災害時などに特ません。しかし、高度道路交通システムるために、多くのステークホルダーの方々

定の発電所が停止しても、ある程度の電（ITS）やサイバーフィジカルシステムと連携しながら研究活動を進めていきた

力供給確保が期待できます。複数の分散（CPS）では高精度な時刻要求が安全性

いと思っています。

高い耐性を両立しています。我々は、小NICT NEWS 2022 No.4

表１ソーラー、風力などの分散型電源することで、高い精度と不具合に対する

8■小型原子時計を使った分散時刻同期

レーザーの性能が向上した2000年代か

太陽風による自然災害の脅威を受けやす

原 基揚

集中型から分散型へ移行する電力システム（A,B）と時刻同期システム（C,D）の概念図の時刻同期の研究開発を進めています。

やなりすましなどの悪意のある攻撃や、（はら もとあき）

図2

図1

圧電薄膜共振子を用いた発振器

NICT NEWS 2022 No.4

9

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

光原子時計と測地学秒の定義を実現するための時刻・周波数比較技術

地学」、馴染みのない言葉かもし

測 れません。簡潔に言えば「地球の形や大きさ、回転、重力及びそれらの時間的変化を知る学問分野」です。身近なところでは、正確な地図の作成や、カーナビやスマホのナビでも必須の分野です。NICT は、今までにない高精度な時計として光周波数標準器（光原子時計）の研究・開発を進めていますが、ここで

市川 隆一（いちかわ りゅういち）

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室
研究マネージャ大学院博士課程修了後、1995年に郵政省通信総合研究所（現 NICT）入所、
VLBI・GPS による地殻変動観測、深宇宙探査機軌道決定、距離基準測定用超小型 VLBI の開発及び GNSS 時間・周波数比較などの研究に従事。博士
（理学）
。

図

10

 ICT 本部での測地計測。地盤変動や地下水流
N
動は光原子時計の不確かさ評価に影響し得る。

NICT NEWS 2022 No.4

は一見まったく別の分野に見える測地学との密接な関係について紹介します。

の定義に基づいて刻まれる協定世秒 界時（UTC）を決定するためには、その時計が刻む「周波数」が変化することは以前から知られており、これを利用

世界各国の標準機関が維持・運用していし た 標 高 の 測 量 手 法「Chronometric

る原子時計の時刻を高精度に比較する必leveling（時計式水準測量）」は約40年前

要があります。地球上の離れた地点にあに提唱されました。ただし、1 cm の標
高変化を検出するためには、18桁でのの時計の精度では、せいぜい2 m 程度の距離を1 cm 以下の精度で測定可能な水準測量には遠く及びません。
その後、光原子時計の開発が進み、図2する方式や、原子時計が生成する信号を時に寄与するとともに、日本標準時の分ては、測位衛星（GNSS）の信号を仲介

周波数変化を検知する必要があり、当時
標高変化測定でした。これは、10 km のる原子時計の時刻差を測定する方法とし

関戸 衛（左）（せきど まもる）

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室
研究マネージャー

通信衛星を介して相互に送り合う衛星双方向時刻比較方式があります。

NICT が開発した SRS モデムは、変調コードの位相を使った時刻比較に加えて、搬送波位相を使って17桁の周波数比較が可能である。

散化や標準電波の運用に役立てています。
現在の１秒の時間の長さの定義には、セシウム原子の放射するマイクロ波が基

GNSS 時刻比較方式に必要な装置は受準として使われていますが、近い将来に信機とアンテナのみであり、GNSS 衛星

は原子が放射する光の振動周波数を使っの信号を受信するだけで時刻比較を行うてより正確な定義に変更することが計画ことができます（図1）。比較的低コス

されています。これまでの時刻比較技術

トで長距離の時刻・周波数の比較ができはマイクロ波標準の周波数比較には十分ることから、UTC に寄与している各国のな精度を持っていましたが、光時計の比標準機関の大多数はこの方式を採用して較にはより高精度な比較手法の開発が要います。衛星から受信機へ信号が伝搬す求されています。NICT では、光時計のる時間は、地球の大気や水蒸気などによ

比較にも対応可能な次世代の比較技術をり真空中の信号伝搬に比べて余分な遅延

目指して開発を行ってきました。

光原子時計の周波数変化についての感

2020年に理化学研究所等が実施した、度は、過去15年程の間に劇的に向上し、

東京スカイツリーの展望台と地上に各々16桁から18桁前半、ないしは19桁台へ設置した可搬型 Sr 光格子時計間では、と2桁以上も上がっています。また、光18桁精度での周波数差、つまり標高差

原子時計の絶対周波数は、例えばストロに換算してセンチメートル精度での測定

ンチウム光格子時計 (Sr 光格子時計 ) に結果を得ることに成功しました。この成ついて、多くの実験結果により2022年

果は、従来の水準測量と同程度の精度で4月現在、「時計式水準測量」が実現でき、将来的87

ν( Sr) = 429 228 004 229 872.99 Hzには距離に依存せずにリアルタイムの標と得られていますが、絶対周波数は「秒高差計測が可能であることを意味します。

の定義を実現するセシウム周波数標準」

最近では、関連研究は国際的にも「相を基準にしており、その不確かさはセシ

対 論 測 地 学（relativistic geodesy）」とウムで制限される16桁でほぼ頭打ちでして認知され、全地球規模での高さの基あるため、本来の光原子時計の性能を生準決定への光原子時計の応用等が盛んに一方、衛星双方向方式は、比較対象の衛星中継器の帯域幅で測定精度が制限さ

かしきれていません。そのため、2015

議論されています。一方で、「秒の再定

原子時計 – 衛星 – 原子時計の間で同時・双れていました。NICT ではこの問題を解年頃からの義」を想定した光原子時計の安定運用の方向に信号を送り合うため、計測される決するため、衛星双方向の信号の搬送波

世界の関連

ために、時計の設置場所の標高変化、例

信号の時刻差の単純な引き算から信号伝位相を計測することで従来に比べて一桁

研究者の間

えば振幅10～20 cm 程度の固体地球の搬の経路による遅延を相殺して時刻・周精度の高い17桁の比較が可能な次世代で光原子時潮汐変化、海洋潮汐荷重、地震による地波数比較を実現することができます。静

双方向モデム（SRS モデム）を開発しま

計による

殻変動、あるいは地下水等の変動による止衛星に向けて信号を送信するための送した（図2）。台湾（TL）、韓国（KRISS）「秒 の 再 定

地盤変動等の影響を把握することが重要

信設備、通信衛星の中継機や無線局を運との間では開発したモデムを用いた定常義」の検討です（図）。NICT では、国土地理院や国用する費用などは必要となりますが、衛的な運用を開始しています。またこのモが始まりま立極地研究所、産業技術総合研究所及び

星双方向方式は GNSS 方式よりも高い精

デムは日本標準時の分散化や標準電波等した。

大学等との連携を持ちつつ、こうした観度の比較性能が期待できます。二つの方

日本標準時業務を支える役割も担ってい

さて、時測やデータ解析に着手し、光原子時計の式を並行して運用することで、相互の比ます。さらに、現在本モデムはフランス

計の設置場

不確かさ評価を進めています。そして、

較結果やその精度を確認し、それぞれのやドイツから試験導入の問い合わせが来

所の標高がNICT 発の光原子時計が将来の測地学的性能を維持・向上させることができます。

ており、本技術の国際的な普及展開を変化すると、

応用に大いに貢献できると考えています。

NICT はこの比較技術を使って協定世界図っていきます。

1991年 郵 政 省 通 信 総 合 研 究 所（現NICT）に入所。超長基線電波干渉法（VLBI）を用いた測地学・天文学に関する研究に従事。2021年より時刻・
周波数校正と衛星双方向時刻周波数比
較技術を担当。博士 ( 学術 )。

後藤忠広（右）（ごとう ただひろ）

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室主任研究員
1985年郵政省電波研究所（現 NICT）に入所。人工衛星を用いた時刻比較に関する研究に従事。博士（工学）。

図1  本 部2号館屋上に設置された GNSS アンテナ。国際
比較や標準電波の運用のために使用される。

を受けます。高精度な比較を行うために

従来、双方向時刻比較は変調波信号のは、時間・周波数の専門知識のみならず伝搬時間を使っており、高精度な時刻

衛星軌道や大気伝搬特性などの幅広い知マーカーを変調信号に乗せるためには帯識が要求されます。

域幅の広い信号を伝送する必要があり、

NICT NEWS 2022 No.4

11

時空標準技術：分散化、そして時空間同期へ

File 21

Space-time Standards Technology: Heading for the Decentralization and Space-time Synchronization

量子技術を応用した
複数個イオントラップ時計の開発に向けて

日本標準時供給の近況

ICT は、
日本標準時の発生・維持・供N 給の業務を行っています。発生・維持については、本特集号の各記事で紹介される光時計や時刻比較技術の導入を進める
一方、供給については、通信網や社会要請に応じた改良の努力を続けています。本稿

では日本標準時供給の近況を紹介します。

●経歴
1991年 福井県生まれ 東京都出身
2014年 学習院大学理学部物理学科卒業
2019年 学習院大学大学院自然科学研
究科物理学専攻 博士後期課
程修了
2021年 大阪大学大学院基礎工学研究科特任助教を経て NICT 入所

信アクセスがあります。海外からのアクセスが多く、複数の回線及び系統を使った冗長運用で対応しています。今後更に安定な時刻供給のため、停電等の異常時対策を強化したシステムを東京・大手町に新たに配置することを計画しています。
また NICT では http/https による時刻供
給も試験運用してきましたが、スマート

松原 健祐（まつばら けんすけ）

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室
日本標準時グループ
グループリーダー（研究マネージャー兼務）

大学院修了後、非常勤研究員を経て、2001年独立行政法人通信総合研究所（現 NICT）入所。単一イオン光時計の開発、標準電波による高精度周波数提供、日本標準時の維持運用に従事。
博士（理学）。

図 テ
 レホン JJY・光テレホン JJY 利用アクセス数（2015/1–2022/4）

12

NICT NEWS 2022 No.4

日本標準時の供給手法として、標準電フォンアプリからの高頻度な接続等によ

波、電話回線、通信ネットワーク等がありり、サーバの能力を超える場合が生じたます。標準電波では、
おおたかどや山送信ため、サービスを公開 NTP に一元化する

所（福島県・田村市都路町／双葉郡川内村、

ことにしました。そこで http/https によ1999年開局）と、はがね山送信所（佐賀県

る供給は、供給を時限停止する経過期間

佐賀市富士町／福岡県糸島市、2001年開を経て、2022年3月に完全終了しました。

局）が各々開局20周年を経た今も、長波

タイムビジネス時刻情報提供の目的で帯標準電波を安定に送信しています。

あるタイムスタンプ時刻認証の仕組み

木原 亜美（きはら あみ）●受賞歴等
2018年	第45回応用物理学会
講演奨励賞
2021年	電気学会電子・情報・システム部門研究会
優秀論文発表賞

一問一答

Q 最近はまっていること
A 博士課程の時から筋トレにハマり、今は YouTube を見ながら家でトレーニングをしています。テレワークの前にも筋トレで心拍数を上げて体を目覚めさせています。

Q 研究者志望の学生さんにひとこと
A 研究はうまくいかないことが多くてくじけることもあるかもしれませんが何事もポジティブに捉えて今を楽しんでほしいと思います。

Q 休日の過ごし方は？
A 筋トレをしたり、夫と家の近くを散歩したり、作り置き用の料理を作ったりしています。季節の野菜
や珍しい野菜を見つけては調理法を調べて実験…ではなく実践しています。

電磁波研究所電磁波標準研究センター
時空標準研究室研究員
博士（理学）

電話回線では、光テレホン JJY への移は、NICT も参加して2005年に日本で制行を進めています。従来のテレホン JJY

度化されました。その後 NICTの主導で、は、1995年から個人を含め広く時刻を供

各国事情に適合しやすい時刻配信及び監給していますが、回線 IP 化の拡大等によ査方式の体系が提案され、国際標準化さ現 イクロ波遷移の共鳴周波数を元にり安定した精度維持が困難になっていまれています。そして2021年4月には、国内定められていますが、これからの基準とることが難しいです。そのためす。そこで民間との共同開発を経て、光の時刻認証業務を総務大臣が認定する規して冷却原子の光学遷移を用いた光時計

時空標準研究室で現在開発され電話回線を用いて、高精度かつ高速に時程が告示（令和3年総務省告示第146号）

を使うことが検討されています。

ているインジウムイオン光時計

刻供給できる光テレホン JJY を、2019年されました。ここでは日本標準時が準拠

インジウムイオン光時計では、真空中

では、単独で捕獲可能なカルシから正式運用しています。一方で、従来する UTC（NICT）が認証の時刻源に指に設置した電極の中心に単一のインジウ

ウムイオンをまず捕獲し、冷却のテレホン JJY は、利用の多い放送局等

定されており、今後も確実な時刻情報提ムイオンを、電場を使って閉じ込め、した後で同じトラップ中にインの業界団体への説明を終えた後、2024年

供を行っていきます。

レーザーで10万分の1ケルビン程度まで

ジウムイオンを入れて、カルシ

在の秒の定義はセシウム原子のマいという特徴がありますが、それと引換えに単独でトラップす3月末の廃止予定を発表しました。その以上に並行して、万一首都圏が甚大な冷却した後で、非常に周波数幅の狭い遷

ウムイオンとエネルギー交換を後、利用者に光テレホン JJY への移行を

災害を被っても、継続して時刻供給でき移に共鳴するレーザーを照射し、イオン繰り返して冷やす共同冷却とい呼び掛けて、2022年3月には、光テレホる対策を進めています。2018年から運の状態を観測して共鳴状態を維持するこう手法を使っています。この共ン JJY の月間利用数は12万件以上とな用されている日本標準時神戸副局は、本とで、そのレーザーの周波数を基準とし同冷却では2種類のイオンの質

り、同じ月のテレホン JJY の利用数を超部と併用する標準時局として、標準時発ます。インジウムは外部の電場や磁場な量が近いほど効率的に冷却できえました（図）。今後も周知を進め、光テ

生とともに、光テレホン JJY と公開 NTP

どの影響を受けづらいという特徴を持つます。

レホン JJY への完全移行を行います。

による時刻供給及び標準電波送信所の監ため複数のイオンを同時に捕獲することそのため、私が開発に取り組んでいる

通信ネットワーク利用では、NTP（ネッ

視の設備を備えています。そして災害時で、より高い周波数安定度が見込まれるインジウムイオン光時計ではインジウム

トワークタイムプロトコル）
や、タイムビに速やかに、日本標準時における本部の複数個イオン光時計や、複数のイオン間に質量がより近いイッテルビウムイオン

ジネス時刻情報提供によるサービスがあ機能を神戸副局に移す訓練を、作業マで量子相関を持たせて量子情報操作をすで共同冷却をします。イオンを冷却しやります。誰でも利用できる NICT の公開

ニュアル改訂とともに毎年行っていまる際のイオン種の候補となっています。

すい条件にすることで、上記の複数個イ

NTPサービスは、2018年から利用数が増す。これらにより、安定で継続的な日本

インジウムイオンはレーザーで直接冷オンによる量子もつれ状態を利用したイ

大して、現在は1日最大90億回以上の通標準時の供給を実現しています。

却する際に、到達できる温度が比較的低オン光時計の実現を目指しています。

▲真空チャンバー内に設置したイオントラップ
電極。電極と電極の間の1 mm の空間にイオンを閉じ込め、イオンに向かってレーザーを直径0.1 mm 程度まで絞って照射する。

NICT NEWS 2022 No.4

13

前島密賞は、逓信事業の創始者「前島密」の功績を記念し、その精神を伝承発展せしめるために設けられたものです。情報通信事業（郵政事業を含む）及び放送事業の進歩発展に著しい功績のあった者に贈呈され、本年度、NICTからは2件の受賞がありました。

公益財団法人 通信文化協会

第67回 前島密賞

67th Maejima Award

情報通信研究機構
宇宙天気情報 社会利用展開チーム（撮影：電波技術協会●受賞内容：宇宙天気情報の社会利用の展開
宙天気の24時間監視体制を構築するの影響（宇宙天気情報）の利用につい多大な貢献をした。

●概要

太陽活動による電波利用等へて、ユーザーと直接議論するための「宇など、宇宙天気の観測業務の実利用に
左から、平電磁波研究所長、石井電磁波伝搬研究センター長、久保宇宙天気予報グループリーダー

宙天気ユーザー協議会」を発足して議受賞の言葉 この度は前島密賞を頂き共同受賞は正に宇宙天気予報に関わる報提供のための観測・モデル・アプリ

予報は、太陽から地球まで各領域の横後とも社会が求める情報提供に努めた論を活発化させ、社会が必要とする情ケーション等の開発を進め、また、宇吉田 悠来（よしだ ゆうき）

大変ありがとうございます。宇宙天気
断的な知識を必要とします。この度の方々の結集によるものと感じます。今いと思います。

ネットワーク研究所 フォトニックICT 研究センター
光アクセス研究室 主任研究員

た。将来社会におけるデジタルトラン

り、アレイ型強度受信器による強度情更なる功績が期待される。

デジタル信号処理技術によスフォーメーションの加速において、杉山氏）

報の相関から光信号の位相情報を推定

受賞の言葉

基幹系光ファイバ網で用研究をサポートくださった機構内・外通信信号の強度・位相情報を受信・復ス網など身近なところでも利用可能にす

更なる性能向上や実用化を目指して努調する技術を世界に先駆けて実証し公益財団法人 市村清新技術財団いる光コヒーレント伝送方式を、アクセる信号処理技術に取り組んできました。

の皆様に深く感謝いたします。今後も力してまいります。

第54回 市村学術賞貢献賞

The 54th Ichimura Prize in Sciencefor Distinguished Achievement

未来 ICT 研究所 小金井フロンティア研究センター グリーン ICT デバイス研究室 室長●受賞内容：酸化ガリウムデバイスの先駆的研究開発
献するなど、多くの優れた研究業績、トランジスタの動作実証を果たしたこと

で Ga2O3デバイス・材料分野を牽引し●概要 世界初の酸化ガリウム（Ga2O3）

を皮切りに、これまで数々のデバイスプ

ロセス、エピタキシャル成長技術を開

産業化に向けた活動等により、現在ま続けている。

発し、それらをマイルストーンと位置づ

受賞の言葉 栄誉ある市村学術賞を受

デバイス特性の実証につなげた。さら身の酸化ガリウムデバイス研究開発にけられる新規デバイスの実現、優れた賞できたこと大変光栄に存じます。自任の重さも感じております。今後も本おけるこれまでの活動が認められたこ

ムデバイスの実用化、産業化に向けてとを大変嬉しく思うと同時に、その責受賞を一つの励みとして、酸化ガリウ
尽力していきたいと考えております。

〈再生紙を使用〉に、一連の研究開発成果・技術を移転した Ga2O3ベンチャー企業の設立に貢左から3番目が東脇正高

SEEDs集はこちら●受賞日：令和4年4月15日

産業界、大学、地域等の皆様の新たな価値の創出や課題の解決にご活用いただくため、NICT のシーズを公表しています。

東脇 正高（ひがしわき まさたか）

ISSN 1349-3531 (Print)
ISSN 2187-4042 (Online)

し回復・復元する方式を新たに研究開発し、光強度受信のみでコヒーレント

URL: https://www.nict.go.jp/●受賞日：令和4年4月7日（撮影：電波技術協会●受賞内容：低コスト・低消費電力を実現する 新しい超高速光伝送用信号処理技術
の研究開発
●概要

杉山氏）

●受賞日：令和4年4月7日

NICT NEWS 2022 No.4 通巻 494※所属・役職名は受賞者決定時点のものです。

〒184-8795 東京都小金井市貫井北町4-2-1
TEL: 042-327-5392    FAX: 042-327-7587

  

本年度、NICT からは1件の受賞がありました。

編集発行：国立研究開発法人情報通信研究機構 広報部

実用化の可能性のある研究に功績のあった技術研究者またはグループに贈呈されます。

発行日：令和 4 年（2022年）7月（隔月刊）

市村学術賞は、大学ならびに研究機関で行われた研究のうち、学術分野の進展に貢献し、