「非凡特性」:科學家為 6G 及更高標準開發新型超快電子設備

由於採用第五代行動通訊技術 5G,我們才能在手機上輕鬆享受超高清串流服務。

但假設我們未來的日常生活將包括衛星互聯網、虛擬實境、自動駕駛汽車和智慧家庭:它們將需要更高速的連接以及能夠極快處理大量數據的技術。

加速無線通訊需要更快的訊號,電子設備以更高的頻率運作-每秒振盪的次數,或訊號從 A 點到 B 點的速度。

目前,通訊系統可以使用速度高達數十千兆赫(每秒 10 億次振盪)的訊號,但對於未來的 6G 通信,它們將需要速度高達 1 太赫茲(每秒 1 兆次振盪)的訊號。

不幸的是,目前晶體管等電子設備無法以如此高的速度運行,從而導致了通常所說的“太赫茲間隙”。這種限制可能會阻礙即將到來的技術的進步。

電子“元設備”

伊朗研究員 Mohammad Samizahed Nikoo 和他在洛桑聯邦理工學院 (EPFL) 的團隊開發了一種新型設備,作為電晶體和二極體的替代品,能夠傳輸更高的速度。

傳統電子設備的工作原理是控制電子:有一個「門」可以讓電子離開,或迫使它們停止。但科學家提出了一種新的電子方法,可以在不注入單一電子的情況下控制電磁傳輸。

他們稱這個概念為“電子元設備” – 因為它比普通設備能做更多的事情。研究稱,事實上,它表現出「非凡的電子特性」。

Samizahed Nikoo 告訴 Euronews Next,它使用了一種與電晶體「完全不同的開關,具有獨特的工作原理和機制」。

「我們不依賴電子的運動,而是透過電磁相互作用來實現更快的速度。這種新的電子開關使我們能夠控制快速訊號,」他解釋道。

比 5G 快 10 倍 - 甚至可能更快

Samizahed Nikoo 和他的團隊成功地以高達每秒 100 吉比特的太赫茲頻率傳輸數據,這已經比 5G 快 10 倍,比 4G 快 100 倍。

「這些高速度使我們能夠快速傳輸大量訊息,滿足 6G 電信的需求,」他補充道。

他們的研究結果發表在本月的自然雜誌,顯示此類電子元設備可能能夠實現更高的速度,並為每秒太比特(每秒數千千兆位元)資料速度的無線連接鋪平道路。

換句話說,根據該團隊的說法,這些設備不僅可以輕鬆處理 6G 所需的速度,而且還可能迎來下一代超高速通訊。

華為、蘋果和愛立信等公司已經在致力於開發矽以外的新半導體材料,以使電晶體在 6G 電信中更有效率。

Samizadeh Nikoo 表示,相較之下,他的團隊開發了「一種可以在任何類型的半導體上建造的新型電子設備」。

「這意味著我們可以透過專注於經濟型矽來實現 6G 速度,並透過在新的半導體材料上實施該設備,我們可以為未來的後 6G 電信實現更高的速度」。

他補充說:“這種新型電子設備使其可行的一個關鍵方面是,它可以使用標準半導體工業流程在不需要任何特殊條件的情況下進行生產。”

Samizadeh Nikoo 表示,他和他的團隊希望該設備既可以用作獨立電路,也可以用作積體電路。

人們一直擔心,透過 5G 網路實現更快的網路連線可能會對環境和人類健康產生不利影響,Samizadeh Nikoo 表示,正在進行研究以確保該技術的安全。

「然而,6G 電信的有趣之處在於,所使用的極高頻波(稱為太赫茲)缺乏深入皮膚組織的能力,」他說。

「這意味著它們僅進入人體皮膚表面約 0.1 毫米,從而減少了對內部器官或組織產生任何不利影響的可能性」。