光・電子・原子のもつ量子力学的な性質を理論的および実験的に調べています。量子暗号に代表される単一光子の量子状態の通信への応用、光子対や光子と物質の間の量子もつれ状態の実現・制御をめざします。

スタンフォード大学と共同提案した差動位相シフト量子暗号方式は伝送路における究極の安全性を保障する量子鍵配送(QKD)を安定、高速に実現する可能性があります。米国NISTと共同で超伝導単一光子検出器を利用して10GHzクロックのQKDシステム実験を行い、200kmの光ファイバで個別光子攻撃に対して安全な鍵の生成に初めて成功しました。またPPLN導波路と短ジッタSi-APDを用いた周波数上方変換による高効率、高速の光子検出器を17.6kmのフィールド試験に適用し、６時間に渡り安定して毎秒120kbitのシフト鍵生成に成功しました。一方QKDの新しいプロトコルを提案し、その無条件安全性を示しています。将来の量子情報通信の展開には良質な通信波長帯量子もつれ光子対を安定して発生させることが不可欠です。最近我々はシリコン細線導波路を用い量子もつれ光の発生に成功しました。これまで課題であった雑音光子の発生を抑える事ができ期待されます。レーザ光で作製した格子状のポテンシャル中に閉じ込められた冷却原子気体の物性の理論解析を進め、とくにボーズ粒子とフェルミ粒子が混在する系でそれらの原子間に働く強い相関を解明し、実験との比較を進めています。