在通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，從2G到6G的演進(jìn)一直是全球科研團(tuán)隊(duì)競(jìng)相攻克的難題。近日，北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在光芯片領(lǐng)域取得重大突破，首次實(shí)現(xiàn)了覆蓋2G至6G+全代際的無(wú)線通信技術(shù)，為未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展開(kāi)辟了新路徑。相關(guān)成果在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》上以“背靠背”形式同步發(fā)表，引發(fā)學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。

這項(xiàng)創(chuàng)新研究的核心在于解決了通信行業(yè)長(zhǎng)期存在的“硬件冗余”問(wèn)題。傳統(tǒng)通信基站每升級(jí)一代網(wǎng)絡(luò)，都需要疊加一套專屬硬件設(shè)備，導(dǎo)致基站體積龐大、能耗高昂。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將光子芯片與電磁超表面深度融合，開(kāi)發(fā)出一種可擴(kuò)展的統(tǒng)一硬件平臺(tái)。該平臺(tái)僅需指甲蓋大小的芯片，即可通過(guò)光信號(hào)調(diào)制生成從2G到6G的所有頻段無(wú)線信道，實(shí)現(xiàn)“一芯多用”。這一突破使基站硬件體積大幅縮小，功耗降低至傳統(tǒng)方案的十分之一，為通信設(shè)備輕量化、低能耗化提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

在攻克“硬件冗余”難題后，研究團(tuán)隊(duì)又將目光投向6G高頻信號(hào)的精準(zhǔn)調(diào)控。6G信號(hào)具有高頻段、大帶寬的特性，但傳統(tǒng)微波調(diào)控方式難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定傳輸。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入光學(xué)微梳技術(shù)驅(qū)動(dòng)天線陣列，構(gòu)建了全維度信號(hào)控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)使6G傳輸效率較傳統(tǒng)方案提升30倍，同時(shí)賦予通信設(shè)備“通感一體化”能力——設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，可精準(zhǔn)感知用戶位置、運(yùn)動(dòng)速度及旋轉(zhuǎn)角度。這種“既聽(tīng)又說(shuō)”的特性，為智能交互、無(wú)人駕駛等場(chǎng)景提供了全新解決方案。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，這兩項(xiàng)技術(shù)突破形成互補(bǔ)效應(yīng)：統(tǒng)一硬件平臺(tái)解決了通信代際兼容問(wèn)題，光學(xué)微梳技術(shù)則突破了高頻信號(hào)傳輸瓶頸。二者的結(jié)合為全代際無(wú)線通信系統(tǒng)奠定了技術(shù)基石，有望推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)進(jìn)入超大容量時(shí)代，同時(shí)顯著降低網(wǎng)絡(luò)延遲。特別在具身智能、衛(wèi)星通信等對(duì)響應(yīng)速度要求極高的領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)可打通算力與終端設(shè)備的邊界，為前沿應(yīng)用提供底層硬件支撐。

據(jù)技術(shù)專家分析，該成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將帶來(lái)多重變革：通信基站建設(shè)成本可降低40%以上，手機(jī)等終端設(shè)備無(wú)需頻繁更換硬件即可支持多代網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信地面站有望實(shí)現(xiàn)小型化部署。目前，研究團(tuán)隊(duì)已與多家通信企業(yè)展開(kāi)合作，加速技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。