北京
從2G到6G，一部手機全搞定。這不是科幻電影，而是已經發生在我國高校實驗室里的真實突破。北京大學研究團隊給未來通信世界裝上了一顆“萬能心臟”，全面展示了其在光芯片領域的系統性突破，在全球首次實現了同時支持從2G到6G+的全代際無線通信技術。國際學術期刊《自然·光子學》日前以“背靠背”形式，在同一天發表了兩篇來自北京大學常林研究員團隊與合作者的研究。
這項研究意味著什么？“要從我們每天都在用的手機說起。”常林說，“你有沒有想過，為什么手機要不斷更新換代？”其實，不只是手機，通信基站也是如此。從當年的2G打電話，到如今的5G刷視頻，再到即將到來的6G，每升級一代網絡，通信基站和終端就必須疊加一套專屬的新硬件設備。于是，基站越堆越滿，像個塞滿了老式收音機、電視天線和衛星鍋蓋的雜物間，又重又費電。這就是困擾行業多年的“硬件冗余”難題，也是手機流量費用較高的主要原因。
常林團隊干的第一件大事，就是把這個“雜物間”變成了一張輕薄的“萬能辦公桌”。他們創新地把光子芯片和電磁超表面“粘”在了一起，提出一種可擴展的統一硬件平臺。“簡單來說，就是讓光信號在指甲蓋大小的芯片上‘跳舞’，通過調制這些光，一次性變出從2G到6G所有頻段的無線信道。這就像一張桌子配了所有接口，不管你是2G手機，還是未來的6G設備，甚至是衛星通信，來了就能用。這意味著，未來的基站有望徹底甩掉傳統硬件冗余的沉重包袱，不僅讓基站體積大幅縮小，更能讓功耗直接降低到原來的十分之一。”
解決了“路寬”問題，團隊轉頭又向“車速”發起了挑戰。“6G用的是高頻信號，像一匹烈馬，跑得快但很難馴服。傳統的調控方式好比拿著韁繩扯拽，信號很容易跑偏。”常林表示，團隊則用先進的光學微梳技術來驅動天線陣列，顛覆了傳統的微波調控思路，實現了對6G高頻信號的“全維度”精準控制。相當于給這匹“烈馬”裝上了一套精準的導航系統。實驗室里，這套系統不僅把6G的傳輸效率較傳統方案提升了30倍，還讓通信設備長出了一雙“雷達眼”。“它能一邊給你傳數據，一邊精準感知你的位置、速度和旋轉角度，這就是傳說中的‘通感一體化’。好比你的手機不僅能聽見你說話，還能‘看到’你在做什么。”常林說。
常林告訴記者，一“合”一“精”，這兩項高度關聯的技術互為支撐，將為全代際無線通信系統的發展提供變革性基石。“未來，這項技術突破不僅有望推動超大容量萬物互聯，更能顯著降低網絡延遲，打通算力與終端設備邊界，為具身智能和衛星通信等對響應速度極度敏感的前沿場景，提供強有力的底層硬件支撐。”
來源：光明日報
編輯：柯欣
審核：王汝霖
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