2020年日本では第５世代移動体通信(5G)のサービスが開始された。5Gの特徴は、超高速、大容量、低遅延、多数同時接続等を可能とする通信方式であり、4Gよりも高い周波数帯が使用される。日本での注目は28 GHz帯であるが、欧米ではそれ以上の周波数帯の使用が予定されている。また、Beyond 5G/6Gではさらなる高速化・大容量化が進められると期待される。ここで、通信品質以外にも重要な性能がある。消費電力である。そこで、本稿ではミリ波回路を中心に、低消費電力化のための回路技術として、適応型バイアス回路を用いた３種類の回路（電力増幅器、高調波ミキサ、電圧制御発振器）を紹介する。

Beyond5G/6Gでの利用が期待されるテラヘルツ波について、その生成と制御をフォトミキシングを用いて実現するアプローチを紹介する。光通信で培ったフォトニクス技術を用いてビームステアリングなどの新たな機能を付加することのできるフォトミキシングは、テラヘルツ波を生成、制御するための有望な技術である。

Society5.0はサイバー空間と現実空間を融合させるためにbeyond5Gを中心とした情報通信ネットワーク基盤を必要としている。
２つの空間をつなぐシステムとして本稿ではAR/VRを想定する。AR/VRは没入感を高めるために大容量と低遅延の通信が要求される。
大容量通信のため64QAMやMIMOを使用すると、ベースバンド部分に要求されるADC, DSPの規模が大きくなり消費電力が増加する。そのため他の省電力通信方式を検討する。本稿ではキャリア周波数にTHzを使用することでベースバンドのチャネル帯域幅を増やしADCとDSPへの要求の緩和、IFとベースバンドを統合し回路の削減を行うことで電力削減の見通しがあることを示す。

サブテラヘルツ帯通信装置の低消費電力化に貢献する高効率な信号伝送構造を開発した。基板材料には、低損失かつ低誘電率である石英を使用した。局所的なトレンチ構造を導入することにより、基板強度を低下させることなく、良好な高周波特性を実現した。開発した構造を有するモジュールを用いた通信装置を試作し、実機での機能動作を確認した。

本稿では、第5世代移動通信システム(5G)をはじめとする次世代無線通信で用いられるミリ波無線機やその作製のために用いるCMOS集積回路による高周波回路技術を中心とし、必要とされるデバイス技術や実装技術について紹介する。

近年、光通信ではProbabilistic shaping(PS)やDigital sub-carrier multiplexing(DSCM)等を用いた高度多値変調方式が主流となってきている。一方、そのような高多値変調では、レーザ位相雑音耐力の劣化が懸念される。本研究では、デジタルコヒーレント光通信へのレーザ位相雑音の影響を論じ、特にPSに対する位相雑音の影響に関して解説する．

優れたコヒーレンスを有する狭線幅半導体レーザは幅広い分野で不可欠となっている。我々の提案している光負帰還法に基づく狭線幅半導体レーザは、周波数弁別器からの帰還光による周波数変調を活用した受動的かつ光学的な負帰還現象を活用する点が特徴であり、最近、注入電流が変調される動的な状況下でも光負帰還効果が得られることがわかってきた。このような動的光負帰還を周波数掃引型の測距光源に応用することで、長距離測距時のS/N改善への寄与が期待できる。本講演では、光負帰還狭線幅半導体レーザとその測距光源への応用に関する我々の取り組みを紹介する。

我々はこれまでに高出力、狭線幅、低振幅雑音特性を同時に満足する波長可変レーザとして、自己光帰還回路を適用した波長可変DFB LD arrayを提案している。光サーキュレータ型の自己光帰還回路をDFB LD array外部に導入し、C帯全域で線幅8 kHz以下、出力強度50 mW以上、Relative Intensity Noise (RIN) -130 dB/Hz以下の良好な特性を同時に満たす波長可変DFB LDを実現している。本講演では我々が提案する波長可変LDの構成及び発振特性の詳細を紹介する。

デジタル・コヒーレント光通信システムの発展とともに，波長可変レーザの狭線幅化，低消費電力化等の性能改善が行われてきた．本発表では，各種波長可変レーザの基本構造・動作原理を解説した後，我々が開発してきた波長可変レーザに関してレビューを行う．

電気通信大学の私達は、従来の光周波数コム発生方式やモードロックパルス発振方式のいずれとも少し異なる動作原理と特徴・長所を有する光コム光源の実験を発展させていて、以前は応用物理学会やCLEOに、近年は電子情報通信学会やOECCに発表している。今回は特に、光コム線成分の線幅の狭さと帯域の広さ、異波長パルス対発生(光コム対発生)、光コムの光周波数列の連続掃引制御性、光集積技術との親和性(期待度)についてご報告・ご紹介します。

ST　MICRO ELECTRONICS社において、当社アドバンテストのテストセル（T2000 VLSI TEST SYSTEM＋M4841 DYNAMIC TEST HANDLER）を使用し、生産性及び品質向上を目的とした半導体試験工程の自動化に成功したのでその概要を説明する

半導体後工程フレキシブルラインについて解説します

世界人口は2050年には98億人になり、その時の食料需要は現在の60％増との推計があり、今後世界の食料の需給バランスは崩れ、食料不足になるとされる。さらに日本農業が抱えている労働力不足は先進諸国・新興国でも共通である。農業従事者の減少、特に技術を有した人材の不足が問題になっており、国際的にロボット化はニーズが高い。現在ロボットは米国・欧州・中国・韓国・ブラジルなど世界各国で研究開発中である。本講ではこの農業ロボット技術の最前線を解説したい。特に無線ネットワークを利用したロボット農機の現状と将来展望を論じる。

これまで著者らは，ビデオカメラとコンピュータを内蔵した鏡型ディスプレイの前に立つだけで，遠隔・非接触的に脈波信号（映像脈波）を計測し，これを解析することで健康に関係する指標などを与えてくれる，いわば「魔法の鏡」のような健康管理装置の開発を進めてきた．本稿では，映像脈波に基づくクラウド型血行状態モニタリング・システムについて述べる．本システムでは，ソフトを事前にインストールすることなく，特別なセンサを使用せずにWebブラウザから顔や手を撮影した動画をクラウドサーバーにアップロードするだけで，血液循環，自律神経系指標，血圧相関値などの健康関連情報を測定・蓄積・解析することができる．

医療・介護者のスキルの他科に関わらず、誰もが不安なく質の高い医療・介護を提供できる仕組み、また、住む場所に関わらず、災害・緊急時でも必要十分な医療・介護にアクセスできる仕組み、さらには、誰もが役割を担うことができるなどの、究極の医療アクセシビリティが求められている。その社会実装するためには、高度な診断装置・治療機器・医薬品等医療資材のモバイル化、医療の質を劣化させないリモート化、高度な技能を持たない医師、専門医以外の医師、非医療者へのタスクシフトを可能にする検査・診断・治療等作業の自動化が課題となる。本講演ではこれら課題解決の現状と展望について演者らの取り組みも含めて紹介する。

ナノテクノロジーの医学・医療分野への応用がナノメディシンであり、診断・治療に大きな発展をもたらすと考えられている。その中で、がんの診断・治療に関わるのがナノオンコロジーである。ナノメディシンにおいて、一つの大きな柱はtargetingである。発表者は、10年近く、マグネタイトをはじめとするナノ粒子の医学への応用および毒性評価に厚生労働省の研究班で関わってきた。そこでは、物性評価とは別に生物学的評価の難しさを経験してきた。現場においても、例えば酸化鉄ナノ粒子のMRI診断や温熱療法などへの応用はプレクリニカルの状態である。本発表で、細胞に特異的な構造である一次線毛(primary cilia) と前立腺がんを題材に、ナノメディシンについての可能性および問題点について語る。

細胞の糖代謝過程において代謝産物濃度の時間的振動や細胞間同期が観察されている（Weber et al., 2020）。この振動は，主に解糖系で起こると考えられており，解糖系振動と呼ばれている。酵母細胞を用いて50年以上前から研究が行われてきた。我々はがん細胞においてこの振動を1細胞レベルではじめて観察した（Amemiya et al., 2017）。本講演では，これまでの間接的な証拠から，がん細胞の糖代謝で見られるnicotinamide adenine dinucleotide (NADH）振動が解糖系由来であるとみなし，この振動を定量的に再現する数理モデルを示す。この数理モデルが，がん細胞のNADH振動を現象論的に再現すること，ならびに，がん細胞の悪性評価に応用可能であるかについて議論する。

発表者は、スラブ光導波路（slab optical waveguide: SOWG）分光法を開発し、固液界面において単分子層以下の極微量存在するタンパク質等吸着分子の紫外可視吸収スペクトルのその場観察方法を開発した。更に自動洗浄機構を組み合わせ、吸収スペクトル変化から固液界面の吸着分子の中で最終的に固定される割合が得られることを明らかにした。この方法を用いITO電極上に固定されたチトクロームc（Cytc）の直接電子移動反応速度定数は、吸着しただけの場合に比較して2.7倍になることが分かった。

グラフェン表面にアプタマーなどの生体分子を修飾し、ガンや疾病マーカとなるタンパク質を選択的に検出するバイオセンサを作製したので、紹介する。

これまでの抗酸化剤は正常細胞の電子伝達系を含む重要な酸化還元反応を破壊し、問題があった。抗酸化剤を両親媒性の高分子に創り込み、自己組織化によるナノ粒子がこの問題を解決し、真に抗酸化剤として機能する事を実証した。この自己組織化型抗酸化剤を用い、様々な酸化ストレス疾患の改善を実現した。本発表では例えば運動能力の強化、がん放射線の増強や感染症への効果など最近わかってきた例を中心にまとめて話す。

　脳には未だ発症メカニズムや有効な治療法が明らかにされていない多くの疾病がある。例えば、アルツハイマー病などの認知症はニューロンもしくは神経ネットワークの変化に起因していることは明らかであるが、それらのメカニズムはあまり解明されていない。さらに、他の器官と同様に、脳における疾病の原因や状態は個々人で千差万別であり、同じ疾病であっても同じ治療法が適用できるとは限らない。
　このような問題に鑑み、脳疾病の個々人の原因や状態を把握し、個々人に対する治療法やその効果を明らかにするテーラーメイド医療に向けた基盤技術の確立が望まれている。本講演では、そのような基盤技術として我々がこれまで試みてきた研究、特に脳における非線形現象に着目した研究を紹介する。

環境評価や臨床診断の現場でのその場分析に向けて、化学物質毒性や疾病などの指標となる核酸バイオマーカー分析における簡便化が近年望まれている。演者らは、核酸バイオマーカーとの配列選択的なハイブリッド形成による信号変調を利用した核酸検出原理に基づき、環境やバイオ分野で意味のある核酸試料の複数同時分析を非標識的に可能とするセンサアレイを研究開発してきた。講演では、これまで開発してきた核酸検出原理とそのセンサおよびヘルスケア管理や環境保全に向けたセンサアレイの開発について紹介する。

予防医療を中心とする未来のヘルスケアの実現に向け、血液に代わり身体的負担少なく採取可能な体液成分をターゲットとするバイオセンサの研究開発が活発化している。本研究では特に汗成分に注目し、活発な運動や温室による刺激不要でいつでも汗成分を抽出・検出可能な電気化学バイオセンサを開発した。その内容について、周辺の研究動向も踏まえながら発表する。

近年、エクソソームを利用した新たな診断、治療技術の誕生への期待が高まっている。一方、直径が数10～100 nmで不均質な粒子集団の計測は容易でなく、エクソソーム医療の信頼性や安全性、標準化を支えうる基盤技術の構築が求められている。従来技術の多くは、試料の多分散性が増すほど計測結果の信頼性が損なわれやすい。この問題を回避しうるアプローチとして1粒子計測が注目されている。本講演では、ゼータ電位計測用電気泳動チップ、ナノ粒子分離デバイス、エクソソームアレイチップ等の最近の開発事例を紹介するとともに、エクソソームの評価、分離技術の開発動向と将来展望について論じる。

共鳴トンネルダイオードによるテラヘルツ光源の最近の進展について報告する。構造、発振特性、高周波化・高出力化に向けた構造、種々の機能、応用について述べる。作製プロセスと構造を簡略化した構造で、従来と同等の特性が示されているとともに、メタマテリアルを含むプレーナー構造への拡張の可能性が得られている。種々の応用で重要な機能であるビームフォーミングのための初期実験として、注入同期による発振器の位相制御を達成した。応用では、サブキャリアを用いたテラヘルツレーダーのリアルタイム測定などについて述べる。

本稿では、Beyond 5G/6Gに向けたミリ波帯・テラヘルツ帯無線技術に対する期待や、CMOS集積回路技術により実装する場合の課題点や現状の動向について紹介する。

Beyond 5 Gにおける超高速・大容量無線通信の実現に向けて、テラヘルツ波（0.1-10 THz）の信号波形を、光ファイバーを用いて伝送する光ファイバー無線の技術が重要になると予想される。我々は、高効率かつ数百GHz以上の超高速光変調を可能とする電気光学（EO）ポリマーを用いることで、テラヘルツ信号を光信号へ直接変換するデバイスの開発を目指している。講演では、我々がこれまでに進めてきたEOポリマーの転写・接合技術を用いたアンテナ結合型光変調器の開発について解説する。

商用サービスが開始された高速無線通信：5Gに続く技術開発ロードマップには，2030年に次世代6G，2040年に次々世代7Gがそれぞれ位置づけられており，いよいよテラヘルツ周波数帯がメインストリームとなる時代が到来する．従来のトランジスタを中心とする電子デバイスも，レーザーダイオードを中心とするフォトニックデバイスも本質的な物理限界を来すこのテラヘルツ領域で，小型・集積化可能かつ低消費電力な光源・検出・信号処理デバイスを実現するための新材料・新原理を中心とする研究開発が大きく進展している1)．本稿では，それらの中でも特に炭素原子の単層材料であるグラフェンに焦点を当て，グラフェンを能動領域として導入したグラフェンTHzデバイスを対象として，最先端研究開発状況について，研究開発動向，課題，並びに今後の展望について論ずる．

産総研では、マイクロ波帯からミリ波帯での広帯域な材料計測技術を研究開発してきた。誘電体基板で金属円板を挟んだ平衡型円板共振器を利用した計測方法により、10 GHz～100 GHz超の超広帯域にわたって、誘電体基板の誘電率や、金属箔の導電率を計測する技術を開発してきた。これまでに研究レベルでは、170 GHzまでの誘電率計測と、120 GHzまでの導電率計測を実証するとともに、計測システムの技術移転も進めている。本講演では、5Gや6Gに向けた材料設計に必要となる、ミリ波帯の誘電率・導電率計測について、産総研の取り組みを紹介する。

線通信において高い伝送速度を実現する技術としてテラヘルツ波の利用が注目されている。300 GHz帯は大気による減衰率が比較的小さく、次世代の高速無線通信用周波数帯として期待されている。一方テラヘルツ波は、空間分解能と物質透過性が高く、1 THz帯付近で吸収スペクトルを持つ物質が多く存在することから、非破壊検査等のイメージングデバイスに用いることにも適している。本研究では、単方向スロットアンテナを集積回路上に実現し、光デバイス等のアクティブ素子と一体化することに成功した。また、アンテナをアレイ化することにより、利得の向上とビームステアリングが可能となったので報告する。

本講演では電波吸収部材の開発と柔軟性、光透過率、およびミリ波およびTHz帯電波の吸収帯域、電波吸収部材の設計パラメータにより-20 dB の反射減衰量が得られ、２次元シミュレーションによる２５０GHzで反射減衰する試作に成功したことを講演する。また、電波吸収部材の透明度は６２．３％であり、柔軟性としては、直径0.5mmに曲げても抵抗層の表面に顕微鏡写真では傷がないことが分かった。しかも、２次元シミュレーションと試作品の両方の反射減衰結果は非常に合致していることが分かったので報告する。

光は量子情報処理システムにおいて情報担体が満たすべき条件をおおよそ満たしている．光を用いた量子情報処理はその利点を生かした使い道を見つけていくことが重要である．通信，コンピュータ，計測といった領域で光を用いた量子技術が盛んに研究されている．以下ではそれらの一部を紹介したい．

私たちの現代社会は、高度に情報化されたインフラで成り立っており、AESに代表される共通鍵暗号やRSAなどの公開鍵暗号は計算困難な問題を安全性の根拠としており、いわゆる計算量的安全性により保護されている。これらの安全性は、量子コンピュータの登場によって脅かされることとなった。対して量子暗号技術は高性能な計算機が開発されたとしても解読できないことが保証されている技術であり、機微な情報を扱う様々な分野での活用に向けた実証実験が始まっている。

メッセージの暗号化に雑音と超多値変調技術を活用するY-00光通信量子暗号の原理および特徴を紹介する．次に，光ファイバ通信や光空間通信などの物理層からの盗聴に対する直接的な防御機能を実現することを目的に取り組んできた，Y-00暗号を用いたセキュア光データ通信実験の成果を紹介する．

量子発振器ネットワークにイジングモデルを実装して、組合せ最適化問題を解くコヒーレントイジングマシンの量子性、量子コンピュータとの性能比較、デジタルアルゴリズムとしての応用についてレビューした。イジングモデルの実装に光遅延線結合を用いるODL-CIMにおいては、ポンプレートが発振しきい値に到達する前にOPO間に量子相関が形成され、これに基いて各OPOが一斉に対称性を破って基底状態を実現する。一方、イジングモデルの実装に測定フィードバック結合を用いるMFB-CIMにおいては、OPO光と被測定光の間に形成された量子相関がホモダイン測定による波束の収縮を介してOPO間の古典相関に変換され、これに基いて対称性の破れが実現される。

現在、世界各国で様々な方式で量子コンピュータの開発が進められており、代表的な方式には超伝導回路、イオン、半導体、光などがある。その中でも、我々は室温・大気中で動作し、量子通信も可能という独特の利点を持つ光量子コンピュータの開発に取り組んでいる。本講演では、まず光量子コンピュータの基本的な原理や課題、開発動向を概観する。その上で、現状の課題を克服するために我々が独自に開発を進めているループ型光量子コンピュータについて、そのアイデアと研究開発状況を紹介する。

超伝導ナノストリップを用いた単一光子検出器(SNSPD)は、紫外から中赤外におよぶ広帯域領域において高い検出効率を有し、低暗計数率、低タイミングジッタ、高計数率を実現する事ができる光子検出器として注目されている。本講演では、我々がこれまでに研究開発を行ってきたSNSPDについて紹介する。

我々は、これまでに直接接合による独自のPPLN光導波路構造をベースとし、半導体フォトリソグラフィとドライエッチングによる高精度加工技術、および励起光合分波器を集積したファイバピグテールモジュール実装技術の研究開発を進めてきた。現在では、30dB以上の位相感応な光パラメトリック増幅利得を有する高効率なPPLNモジュールを実現している。この高効率かつ光ファイバとの相互接続性の担保により、汎用的かつ高機能な線形光学デバイスとの組み合わせが可能となり、光通信および情報処理分野における革新応用への展開が進展している。本講演では、PPLN非線形光学デバイスの進展とその応用について紹介する。