カリフォルニア工科大学、シリコンチップで光ファイバー級の低損失光伝送を実現

2026年8月23日

ScienceDaily アメリカ

概要

カリフォルニア工科大学の研究者チームは、シリコンチップ上で光を極めて低い信号損失で伝送する画期的な方法を発見し、可視光の波長域で光ファイバーに匹敵する性能を達成しました。この技術は、光クロック、ジャイロスコープからAIデータセンター通信、量子コンピューティングに至るまで、幅広いアプリケーション向けの次世代フォトニック集積回路（PIC）を可能にします。これにより、高コヒーレンスでエネルギー効率の高い光システムが実現する可能性が高まります。

詳細

主要成果

カリフォルニア工科大学（Caltech）の研究者たちが、シリコンチップ上での光伝送において、可視光の波長域で光ファイバーに匹敵する極めて低い信号損失を達成する画期的な手法を開発しました。このブレークスルーは、これまで独立した領域として扱われがちだった光通信と半導体集積回路の間のギャップを埋め、次世代のフォトニック集積回路（PIC）の性能を劇的に向上させる可能性を秘めています。

技術・臨床詳細

超低損失光伝送: 研究チームは、光がシリコンチップ内を伝播する際の信号損失を、光ファイバーに匹敵するレベルまで削減することに成功しました。これは、光がチップ上で長距離を移動する際に、信号の品質を維持できることを意味します。
可視光波長での性能: 多くのシリコンフォトニクス技術は赤外線領域で動作しますが、今回の成果は可視光の波長域で高い性能を発揮します。これにより、光クロックや高精度ジャイロスコープなど、可視光の特性が重要となるアプリケーションへの適用範囲が広がります。
幅広い応用可能性: この技術は、AIデータセンターにおける超高速・低消費電力の光相互接続、量子コンピューティングにおける光量子ビットの制御、および高感度なセンシングデバイスなど、多岐にわたる分野での応用が期待されます。高コヒーレンスな光信号をチップ上で効率的に扱うことで、これらの分野の性能限界を押し広げることができます。
エネルギー効率の向上: 信号損失の低減は、光システムのエネルギー効率向上に直結します。光信号を電気信号に変換する回数を減らし、伝送時の電力消費を抑えることで、AIデータセンターなどの大規模な計算インフラの運用コスト削減に大きく貢献します。

背景・業界文脈

AIや量子コンピューティングの発展は、データ処理能力と通信速度に対する要求を劇的に高めており、従来の電気回路ではその限界に達しつつあります。シリコンフォトニクスは、この課題を解決するための有望な技術として注目されていますが、チップ上の光損失をいかに低減するかが長年の課題でした。今回のCaltechの成果は、この技術的障壁を大きく打ち破るものであり、シリコンプラットフォーム上で高性能な光システムを実現するための道を拓きます。

今後の展望

Caltechによるこのブレークスルーは、フォトニック集積回路（PIC）の設計と製造に革命をもたらす可能性を秘めています。研究段階から商用化への移行にはさらなる開発が必要ですが、将来的には、より小型で高性能、そしてエネルギー効率の高い光デバイスが、私たちのデジタル生活のあらゆる側面に浸透するでしょう。特に、AIデータセンターの消費電力問題や、量子コンピューティングの実現に向けたハードウェア開発において、この技術が決定的な役割を果たすことが期待されます。

元記事: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260814235905.htm

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