6G时代真的要来了？
在下一代无线通信技术（6G）及光通信领域，一项由中国科研团队领衔完成的突破性成果近日登上国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。北京大学电子学院王兴军教授-舒浩文研究员团队联合鹏城实验室余少华院士团队、上海科技大学陈佰乐副教授课题组、国家信息光电子创新中心肖希研究员团队等多家单位，在国际上首次实现了光纤通信与无线通信在物理层面的“无缝融合”，一举刷新三项世界纪录，为6G时代的到来提供了关键的技术支撑。
在现有的通信架构中，光纤通信和无线通信是两大核心支柱，但它们长期沿着不同的技术路径发展。光纤通信追求极致的传输带宽和极低的信号损耗，通过光脉冲在玻璃纤维中传输海量数据；而无线通信则侧重于频谱的高效利用和终端的灵活接入，让人们能够随时随地连接网络。然而，随着通信速率向着6G所预期的太赫兹频段迈进，这两大体系之间的物理机制差异带来了巨大的挑战。传统的电子学方案，特别是用于产生高频信号的电子倍频链，在处理太赫兹波时面临着严重的带宽限制和噪声累积问题，很难同时满足超高速有线网络与无线接入的双重需求。简而言之，光纤与无线之间，存在一道难以逾越的“带宽鸿沟”。
展开剩余68%面对这一世界级难题，北大联合研究团队提出了一个极具前瞻性的核心思路：不再将光纤通信和无线通信视为两个独立的系统，而是用集成光子学作为统一的底层平台，从物理层开始就实现二者的“无缝融合”。这一思路的核心在于，摒弃传统的纯电子学架构，提出集成“光纤-无线融合通信”的全新概念，并在此基础上从硬件器件和软件算法两个层面实现颠覆性突破。
研究团队成功研制出具有超宽带能力的光电融合集成芯片，实现了超过250GHz的电-光-电转换能力。这一数字意味着该芯片能够处理的信号带宽远超现有技术，从原理上突破了传统电子架构的带宽限制和噪声瓶颈。依托这颗强大的“中国芯”，研究团队在实测中一举刷新了三项世界纪录：光纤通信单通道速率达到512Gbps，这意味着在一根细细的光纤中，通过单一波长的光每秒就能传输高达512Gbit的数据，相当于几十部超高清电影；太赫兹无线通信单通道速率达到400Gbps，这是迄今为止公开报道的最高速率的太赫兹无线通信，让6G所设想的超高速无线连接变得触手可及；更重要的是，研究团队证明了同一套核心器件和算法能够同时完美适用于光纤和无线两种通信场景，这是国际上首次在物理层面上弥合了两大通信体系之间的鸿沟。
为了应对未来6G大规模接入场景下的复杂电磁环境，研究团队还引入了人工智能技术，提出一种基于神经网络的数字信号处理算法。该算法能够智能地感知和补偿信号在传输过程中的畸变与干扰，显著提升系统在复杂环境中的稳定性。在一个模拟6G大规模接入的场景中，这套系统成功支持了86路8K高清视频同时稳定传输，其带宽能力相较于当前的5G技术提升了一个数量级，直观展示了其强大的应用潜力。除实现超大容量通信外，该系统在能耗、成本、规模化部署等方面也表现出卓越的性能，在6G基站、无线数据中心等新型基础设施场景中展现出极具潜力的应用前景。《自然》期刊的三位审稿人均对这项研究给予高度评价。
尤为重要的是，这项成果的所有关键技术和制备过程均基于全国产的集成光学工艺平台，巧妙地避开了对传统微电子先进制程的依赖，为我国在半导体芯片领域提供了一条“换道超车”的可能路径，对于保障国家信息产业链的安全具有重要的战略意义。研究团队期待这项成果能够成为下一代电信通信技术革命的技术引擎，带动整个产业生态从材料、器件到系统应用的协同创新与突破，真正实现我国在信息通信领域从跟跑、并跑到领跑的跨越式发展。
展望未来，研究团队将进一步推动系统从当前的混合集成走向更高程度的单片集成，目标是实现从激光器、调制器到天线在内的完整收发模组的微型化，打造真正的“片上通信系统”。同时，他们正将这项突破性的太赫兹光电融合技术拓展到更广阔的应用领域，例如超高精度的太赫兹雷达、超快光谱测量以及高灵敏度成像等，为这些前沿科学研究和技术应用提供更加紧凑、高效且经济的解决方案，为未来信息社会的构建奠定坚实的基础。
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