我国科学家攻克6G关键核心技术 集成光子学实现全球引领性突破

问题:迈向6G时代,通信网络面临一个矛盾:一端是光纤承载的超大容量,另一端是无线提供的灵活接入,但两者在频谱资源、链路特性、器件带宽与协同机制上一直存在"带宽鸿沟";随着算力基础设施互联、边缘数据中心、星地一体化与工业互联网等场景加速落地,传统"光纤进机房、无线到终端"的分离架构,已难以同时满足超高速率、低时延、强鲁棒与跨场景复用的需求,成为制约下一代网络能力提升的瓶颈。原因:首先,光纤与太赫兹无线在调制方式、信道模型与硬件链路上差异明显,若依赖多套专用系统拼接,会带来接口复杂、功耗上升和运维成本高等问题。其次,关键器件长期受限于带宽与工艺路线:光电/电光转换能力不足,导致从光域到电域、再到无线的传输"瓶颈"。第三,在复杂信道条件下,传统均衡与补偿算法在动态、多径和强非线性环境中适应性有限,难以支撑跨网络的稳定传输。影响:针对这些难题,北京大学王兴军教授、舒浩文研究员团队牵头,联合鹏城实验室、上海科技大学及位于湖北武汉的国家信息光电子创新中心等单位,提出集成光子学赋能的"光纤-无线融合通信"新体系,并在实验中实现跨网络无缝衔接。在硬件层面,团队基于先进光子材料平台,研制出带宽超过250GHz的超大带宽光电/电光转换器件,刷新有关器件带宽纪录,为"光—电—无线"高速贯通奠定基础。在算法层面,团队引入神经网络均衡方法,提升复杂信道下的自适应能力,推动"一套系统、多场景复用"的实现。实验结果显示,该系统在光纤通信单通道传输速率达到512Gbps、太赫兹无线单通道达到400Gbps,并完成86路8K高清视频无线传输验证,带宽能力较现有移动通信水平实现数量级提升。相关研究论文近日在《自然》发表,审稿意见认为其工作难度大、创新性强,并在多个指标上实现突破。对策:业内人士认为,面向6G的关键不只是无线空口指标提升,更在于"端—边—云—网"协同与全域一体化承载能力建设。此次成果的价值,在于把光纤的超大容量与无线的灵活覆盖以统一思路打通,为高通量接入、超大规模算力互联和星地融合提供可扩展的技术底座。值得关注的是,研究中多项关键技术基于国产工艺平台实现,不依赖传统微电子最先进制程路线,为我国在光电融合与新型器件方向构建自主可控能力体系提供了新路径。,地方科技创新体系的支撑作用深入显现。近年来,湖北省围绕新一代信息通信等方向,推动以企业为牵引、产学研协同的攻关模式,完善从基础研究、关键技术到成果转化的全链条政策;依托"光通信技术和网络全国重点实验室""湖北省新一代信息通信产业技术创新联合体"等平台,促进跨团队、跨领域联合攻关,并通过科研计划、经费保障、成果转化扶持、知识价值信用贷与创新券等措施,强化要素供给与创新组织能力,为重大原创成果产出创造条件。前景:多位专家指出,光纤-无线融合有望成为6G网络走向"全域覆盖、全场景适配"的重要方向之一。下一阶段,相关技术仍需在工程化与规模化应用上持续突破,包括器件一致性与可靠性验证、系统集成与标准接口、实际部署环境下的稳定性与功耗控制等。同时,面向星地融合、低空经济、智能制造、沉浸式内容分发等新兴场景,超宽带融合链路将带来网络架构和产业链的重塑机会:上游器件与材料、中游系统与设备、下游行业应用将形成协同创新空间。随着更多验证从实验走向试验网与应用示范,我国在6G基础能力、光电融合与高端光器件领域的竞争优势有望进一步巩固,并带动相关产业向高附加值环节跃升。

科技创新需要长期积累、协同攻关与持续投入;此次研究成果的诞生,既是科研团队潜心钻研的结晶,也是产学研协同创新机制有效运转的体现。面向未来,只有继续坚持自主创新,强化基础研究与应用研究的衔接,完善创新生态体系建设,才能在新一轮科技革命中把握主动、赢得先机,为建设科技强国提供更加坚实的支撑。