シリコンチップが6G通信を前進させる

September, 4, 2024, Adelaide--アデレード大学の科学者のチームは、新しい偏波マルチプレクサを使用して6G通信の可能性を解き放った。

テラヘルツ通信は、無線技術の次のフロンティアであり、現在のシステムをはるかに超えるデータ伝送速度が約束されている。

テラヘルツ周波数で動作することで、これまでにない帯域幅に対応し、超高速の無線通信やデータ転送が可能になる。しかし、テラヘルツ通信における大きな課題の1つは、利用可能なスペクトルを効果的に管理し、利用することである。

チームは、基板レスシリコンベースに実装された最初の超広帯域統合テラヘルツ偏波(デ)マルチプレクサ(demultiplexer)を開発し、6G通信以降のサブテラヘルツJバンド(220-330 GHz)でのテストに成功した。

アデレード大学(University of Adelaide)の電気機械工学部のWithawat Withayachumnankul教授が率いるチームには、アデレード大学の元博士課程の学生で、現在は大阪大学の冨士田誠之准教授とともに研究している博士研究員のWeijie Gao博士も含まれている。

「われわれが提案する偏波マルチプレクサは、複数のデータストリームを同じ周波数帯域で同時に送信することを可能にし、データ容量を効果的に倍増させる」(Withayachumnankul教授)。

「この大きな相対帯域幅は、あらゆる周波数範囲で見つかった統合型マルチプレクサの記録である。光通信帯域の中心周波数にスケーリングすると、そのような帯域幅はすべての光通信帯域をカバーできる。」

マルチプレクサにより、複数の入力信号が1つのデバイスまたはリソースを共有できるようになる。たとえば、1本のワイヤで伝送される複数の通話のデータなど。

今回開発した新デバイスは、同じ帯域で通信容量を2倍に増やし、データ損失を抑えることができる。標準的な製造プロセスを使用して製造されており、費用対効果の高い大規模生産が可能。

「このイノベーションは、THz通信システムの効率を向上させるだけでなく、より堅牢で信頼性の高い高速無線ネットワークへの道を開く」(Dr Gao)。

「その結果、偏波マルチプレクサは、THz通信の可能性を最大限に引き出すための重要な成功へのカギとなり、高解像度ビデオストリーミング、拡張現実、6Gなどの次世代モバイルネットワークなど、様々な分野での進歩を推進している。」

「われわれが提案する偏波マルチプレクサは、複数のデータストリームを同じ周波数帯域で同時に送信することを可能にし、データ容量を効果的に倍増させる」(Withayachumnankul)。

この研究で取り組んだ画期的な課題は、学術誌『Laser & Photonic Reviews』に掲載したもので、フォトニクス対応テラヘルツ技術の実用性を大幅に向上させるものである。

「主要な技術的障壁を克服することにより、このイノベーションは、この分野での関心と研究活動の急増を促進する準備ができている」と、論文の共著者である藤田教授はコメントしている。

「今後1〜2年以内に、研究者は新しいアプリケーションを模索し、技術を洗練し始めると予想している。」

今後3年から5年の間に、高速通信の大幅な進歩が見られ、商用プロトタイプや初期段階の製品につながると予想している。

「10年以内に、これらのTHz技術が様々な業界で広く採用および統合され、電気通信、イメージング、レーダー、IoTなどの分野に革命をもたらすと予測している」(Withayachumnankul)。