北京
光明日报北京3月14日电（记者晋浩天）从2G到6G，一部手机全搞定。这不是科幻电影，而是已经发生在我国高校实验室里的真实突破。北京大学研究团队给未来通信世界装上了一颗“万能心脏”，全面展示了其在光芯片领域的系统性突破，在全球首次实现了同时支持从2G到6G+的全代际无线通信技术。国际学术期刊《自然·光子学》日前以“背靠背”形式，在同一天发表了两篇来自北京大学常林研究员团队与合作者的研究。
这项研究意味着什么？“要从我们每天都在用的手机说起。”常林说，“你有没有想过，为什么手机要不断更新换代？”其实，不只是手机，通信基站也是如此。从当年的2G打电话，到如今的5G刷视频，再到即将到来的6G，每升级一代网络，通信基站和终端就必须叠加一套专属的新硬件设备。于是，基站越堆越满，像个塞满了老式收音机、电视天线和卫星锅盖的杂物间，又重又费电。这就是困扰行业多年的“硬件冗余”难题，也是手机流量费用较高的主要原因。
常林团队干的第一件大事，就是把这个“杂物间”变成了一张轻薄的“万能办公桌”。他们创新地把光子芯片和电磁超表面“粘”在了一起，提出一种可扩展的统一硬件平台。“简单来说，就是让光信号在指甲盖大小的芯片上‘跳舞’，通过调制这些光，一次性变出从2G到6G所有频段的无线信道。这就像一张桌子配了所有接口，不管你是2G手机，还是未来的6G设备，甚至是卫星通信，来了就能用。这意味着，未来的基站有望彻底甩掉传统硬件冗余的沉重包袱，不仅让基站体积大幅缩小，更能让功耗直接降低到原来的十分之一。”
解决了“路宽”问题，团队转头又向“车速”发起了挑战。“6G用的是高频信号，像一匹烈马，跑得快但很难驯服。传统的调控方式好比拿着缰绳扯拽，信号很容易跑偏。”常林表示，团队则用先进的光学微梳技术来驱动天线阵列，颠覆了传统的微波调控思路，实现了对6G高频信号的“全维度”精准控制。相当于给这匹“烈马”装上了一套精准的导航系统。实验室里，这套系统不仅把6G的传输效率较传统方案提升了30倍，还让通信设备长出了一双“雷达眼”。“它能一边给你传数据，一边精准感知你的位置、速度和旋转角度，这就是传说中的‘通感一体化’。好比你的手机不仅能听见你说话，还能‘看到’你在做什么。”常林说。
常林告诉记者，一“合”一“精”，这两项高度关联的技术互为支撑，将为全代际无线通信系统的发展提供变革性基石。“未来，这项技术突破不仅有望推动超大容量万物互联，更能显著降低网络延迟，打通算力与终端设备边界，为具身智能和卫星通信等对响应速度极度敏感的前沿场景，提供强有力的底层硬件支撑。”
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