科学家制造出超高速太赫兹无线芯片，传输速度比5G更快

为了使数据传输速度超过第五代(5G)电信标准，来自新加坡南洋理工大学和日本大阪大学的科学家们经过两年的设计、制作和测试，利用光子拓扑绝缘体的概念制造了一种新型芯片。研究人员表明，他们的芯片可以传输太赫兹波（THz），从而产生11gb/s的数据传输速率，能够支持4K高清视频的实时流媒体传输，并且超过了5G无线通信的10gbit/s的理论极限。

太赫兹波是电磁波谱的一部分，介于红外光波和微波之间，被认为是高速无线通信的下一个前沿领域。然而，在太赫兹波能够用于电信领域之前，还需要解决一些基本的挑战，其中最大的两个问题是材料缺陷和传统波导（如晶体或空心电缆）的传输错误率。

光子拓扑绝缘体（PTI）克服了这些问题，它可以使光波在绝缘体的表面和边缘传导，而不是通过材料传导，就像火车沿着铁路行驶一样。当光沿着光子拓扑绝缘体传播时，它可以在锐角处重新定向，其流动将不受材料缺陷的干扰。

通过设计一种带有一排排三角形孔的小硅芯片，小三角形与大三角形指向相反的方向，光波就能得到“拓扑保护”。这款全硅芯片显示它可以无差错地传输信号，同时以每秒11千兆比特的速率在10个锐角周围传输太赫兹波，从而绕过硅制造过程中可能出现的任何材料缺陷。

该项目的负责人说，这是第一次在太赫兹光谱区域实现PTIs，这证明了之前的理论概念在现实生活中是可行的。

他们的发现可能为更多的PTI-THz互连结构铺平道路，这些结构可以将电路中的各种组件连接到无线通信设备中，使下一代“6G”通信在未来以每秒TB速度传输，甚至比5G快10到100倍。

负责人解释说:“随着第四次工业革命和物联网(IoT)设备的迅速采用，包括智能设备、远程摄像机和传感器，物联网设备需要无线处理大量数据，并依赖通信网络提供超高速和低延迟。通过使用太赫兹波技术，它有可能促进芯片内和芯片间的通信，以支持人工智能和基于云的技术，比如互联的自动驾驶汽车，这些技术需要将数据快速传输到附近的其他汽车和基础设施上，以便更好地导航和避免事故。”

太赫兹互联技术的潜在应用领域包括数据中心、物联网设备、大量多核CPU (计算芯片)和远程通信，包括电信和无线通信，如Wi-Fi。他们相信，通过使用目前硅制造工艺设计和生产微型化平台，新型高速的太赫兹互连芯片能够很容易集成到电子和光子电路设计中，并将有助于太赫兹在未来的广泛采用。