我国科学家在光通信和6G领域取得突破性进展，在国际上率先实现光纤通信和无线通信系统间的跨网络融合，自主研发的“光纤—无线一体化融合通信系统”一举刷新三项世界纪录。该成果于2月19日凌晨在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。
随着AI数据中心算力提升和下一代无线通信网络6G的蓬勃发展，各类应用场景对信号的高速、低时延传输提出了更高要求。然而，光纤通信与无线通信在信号架构与硬件约束上长期存在难以逾越的“带宽鸿沟”，成为制约融合发展的关键瓶颈。
为此，北京大学联合鹏城实验室、上海科技大学、国家信息光电子创新中心等研发团队，创新性地提出“光纤—无线一体化融合通信”概念，并采用集成光学方案，成功研制出250GHz（千兆赫兹）以上超宽带集成光子器件。
实验表明，该系统刷新了三项世界纪录：
调制器带宽突破250GHz：研究团队基于先进的薄膜铌酸锂光子材料平台和改进型单行载流子光电探测器结构，在仅指甲盖大小的芯片上实现超过250GHz的宽带平坦电-光-电转换链路，从原理上规避了传统电学倍频链中的带宽限制和噪声积累。
光纤通信单通道512Gbps：在此基础上开发的新系统实现了光纤通信单通道512Gbps（千兆比特每秒）信号传输。
无线通信单通道400Gbps：同时实现无线通信单通道400Gbps信号传输，双双刷新已知传输纪录。
“新系统破解‘带宽鸿沟’，数据传输速率刷新目前已知的新纪录。”论文通讯作者、北京大学电子学院副院长王兴军表示，这一系统可支持光纤通信和无线通信双模式传输，显著提升了抗干扰能力。
团队还模拟了6G大规模用户接入场景，实现86个信道的多路实时8K视频接入演示，传输带宽较目前5G标准提升10倍以上。得益于核心器件的超宽带平坦频率响应，所有信道均呈现出高度的性能一致性，展现出该系统优越的多用户支持能力。
仅有强大的硬件还不足以保证在复杂现实环境中的稳定驰骋。信号在长距离、多场景传输中会遭遇各种非线性损伤与干扰，传统算法对此往往束手无策。
为此，研究团队引入人工智能的“大脑”，开创性地提出并应用了一种基于神经网络的数字信号处理算法。这款AI赋能的先进均衡算法具备强大的学习与适应能力，能够智能地识别、建模并补偿信道中的各种复杂损伤，相当于为高速通信系统配备了一位时刻在线的“AI导航员”。
值得注意的是，该成果的所有关键技术和制备均基于全国产集成光学工艺平台，无需传统微电子先进制程工艺，能够助力我国在半导体芯片领域实现“换道超车”。
《自然》审稿人对该工作给予高度评价，认为实验“艰巨而卓越并刷新多项世界纪录”，并指出“该研究对融合光学/太赫兹通信系统的进步作出了重要贡献”。
王兴军表示，新系统在6G基站、无线数据中心等场景中极具应用潜力，有望为下一代超宽带高速光纤—无线一体化融合通信奠定研究基础。
