Mai Nhung
Writer
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa công bố đã chế tạo thành công con chip 6G toàn dải tần đầu tiên trên thế giới, có khả năng đạt tốc độ lên tới 100 Gbps. Bằng cách sử dụng công nghệ quang tử (photonics), bước đột phá này, vừa được đăng tải trên tạp chí khoa học danh tiếng Nature, hứa hẹn sẽ đặt nền móng cho các mạng không dây thế hệ tiếp theo.
Một trong những thách thức lớn nhất của mạng 6G là phải có khả năng hoạt động trên nhiều dải tần số khác nhau – từ các băng tần thấp cho vùng phủ sóng rộng đến các băng tần cực cao để có tốc độ siêu nhanh. Thông thường, việc này đòi hỏi phải có nhiều hệ thống vô tuyến riêng biệt, rất cồng kềnh và tốn kém.
Nhóm nghiên cứu, được dẫn dắt bởi các nhà khoa học từ Đại học Bắc Kinh và Đại học Hong Kong, đã giải quyết được bài toán này. Họ đã thành công trong việc tích hợp toàn bộ phổ tần từ 0,5 GHz đến 115 GHz vào một con chip duy nhất, có kích thước chỉ 11 x 1,7 mm.
"Khi nhu cầu đối với các thiết bị kết nối tăng nhanh chóng, thế hệ mạng tiếp theo phải tận dụng được thế mạnh của nhiều băng tần khác nhau," Giáo sư Wang Xingjun của Đại học Bắc Kinh cho biết.
Để có thể vượt qua những giới hạn của phần cứng không dây truyền thống, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang một phương pháp tiếp cận mới là hợp nhất quang tử - điện tử. Về cơ bản, họ đã chuyển đổi các tín hiệu không dây thành tín hiệu quang (ánh sáng), sau đó xử lý chúng bằng các thành phần quang tử được tích hợp ngay trên con chip nhỏ bé.
Phương pháp này đã mang lại những kết quả đầy ấn tượng. Trong các thử nghiệm, hệ thống đã đạt được tốc độ dữ liệu trên một kênh duy nhất vượt mức 100 Gbps. Để so sánh, tốc độ mạng di động trung bình ở các vùng nông thôn của Mỹ hiện chỉ vào khoảng 20 megabit/giây. Con chip này cũng có khả năng chuyển đổi tần số cực nhanh, chỉ trong 180 micro giây, và có thể tự động "nhảy" sang một kênh khác nếu phát hiện có nhiễu.
Công nghệ đột phá này không chỉ có ý nghĩa về mặt tốc độ. Nó được xem là nền tảng phần cứng cho các "mạng AI gốc" trong tương lai, nơi các mạng lưới có thể tự động điều chỉnh các thông số để có thể hoạt động một cách tối ưu trong các môi trường phức tạp.
Khả năng hoạt động trên mọi dải tần cũng giúp nó trở nên cực kỳ hữu ích cho các khu vực đông đúc như sân vận động, hoặc để có thể phủ sóng các khu vực hẻo lánh. Nhóm nghiên cứu cho biết, mục tiêu cuối cùng của họ là tạo ra các mô-đun liên lạc nhỏ gọn như một chiếc USB, có thể được cài đặt vào điện thoại thông minh, máy bay không người lái hay các trạm gốc, đẩy nhanh sự ra đời của mạng 6G thông minh và linh hoạt.
Hợp nhất toàn bộ dải tần vào một con chip duy nhất
Một trong những thách thức lớn nhất của mạng 6G là phải có khả năng hoạt động trên nhiều dải tần số khác nhau – từ các băng tần thấp cho vùng phủ sóng rộng đến các băng tần cực cao để có tốc độ siêu nhanh. Thông thường, việc này đòi hỏi phải có nhiều hệ thống vô tuyến riêng biệt, rất cồng kềnh và tốn kém.
Nhóm nghiên cứu, được dẫn dắt bởi các nhà khoa học từ Đại học Bắc Kinh và Đại học Hong Kong, đã giải quyết được bài toán này. Họ đã thành công trong việc tích hợp toàn bộ phổ tần từ 0,5 GHz đến 115 GHz vào một con chip duy nhất, có kích thước chỉ 11 x 1,7 mm.
"Khi nhu cầu đối với các thiết bị kết nối tăng nhanh chóng, thế hệ mạng tiếp theo phải tận dụng được thế mạnh của nhiều băng tần khác nhau," Giáo sư Wang Xingjun của Đại học Bắc Kinh cho biết.
Sức mạnh của công nghệ quang tử
Để có thể vượt qua những giới hạn của phần cứng không dây truyền thống, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang một phương pháp tiếp cận mới là hợp nhất quang tử - điện tử. Về cơ bản, họ đã chuyển đổi các tín hiệu không dây thành tín hiệu quang (ánh sáng), sau đó xử lý chúng bằng các thành phần quang tử được tích hợp ngay trên con chip nhỏ bé.
Phương pháp này đã mang lại những kết quả đầy ấn tượng. Trong các thử nghiệm, hệ thống đã đạt được tốc độ dữ liệu trên một kênh duy nhất vượt mức 100 Gbps. Để so sánh, tốc độ mạng di động trung bình ở các vùng nông thôn của Mỹ hiện chỉ vào khoảng 20 megabit/giây. Con chip này cũng có khả năng chuyển đổi tần số cực nhanh, chỉ trong 180 micro giây, và có thể tự động "nhảy" sang một kênh khác nếu phát hiện có nhiễu.
Nền tảng cho mạng AI của tương lai
Công nghệ đột phá này không chỉ có ý nghĩa về mặt tốc độ. Nó được xem là nền tảng phần cứng cho các "mạng AI gốc" trong tương lai, nơi các mạng lưới có thể tự động điều chỉnh các thông số để có thể hoạt động một cách tối ưu trong các môi trường phức tạp.
Khả năng hoạt động trên mọi dải tần cũng giúp nó trở nên cực kỳ hữu ích cho các khu vực đông đúc như sân vận động, hoặc để có thể phủ sóng các khu vực hẻo lánh. Nhóm nghiên cứu cho biết, mục tiêu cuối cùng của họ là tạo ra các mô-đun liên lạc nhỏ gọn như một chiếc USB, có thể được cài đặt vào điện thoại thông minh, máy bay không người lái hay các trạm gốc, đẩy nhanh sự ra đời của mạng 6G thông minh và linh hoạt.
