南洋理工大学 左起:NTU最后一年博士生阿彼舍克·库马尔，副教授兰詹·辛格和博士后杨一昊博士
辛格博士手里拿着由硅制成的光子拓扑绝缘体芯片，它可以超高速传输太赫兹波
信用:NTU新加波 为了实现超过第五代(5G)电信标准的数据传输速度，来自新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)和日本大阪大学的科学家利用一种叫做光子拓扑绝缘体的概念制造了一种新芯片
最近发表在《自然光子学》上的研究表明，他们的芯片可以传输太赫兹波，导致每秒11千兆比特(Gbit/s)的数据速率，能够支持4K高清视频的实时流传输，并超过了5G无线通信迄今为止10 Gbit/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，被誉为高速无线通信的下一个前沿
然而，在太赫兹波能够可靠地用于电信之前，需要应对一些根本性的挑战
两个最大的问题是材料缺陷和传统波导(如晶体或空心电缆)中的传输错误率
光子拓扑绝缘体(PTI)克服了这些问题，它允许光波在绝缘体的表面和边缘传导，类似于火车跟随铁路，而不是通过材料
当光沿着光子拓扑绝缘体传播时，它可以在尖角周围改变方向，它的流动将抵抗材料缺陷的干扰
通过设计一个带有三角形孔的小硅片，小三角形指向与大三角形相反的方向，光波在拓扑上受到保护
' 左起:NTU物理学家协会教授，论文第一作者杨一豪博士讨论未来用他们的新光子拓扑绝缘体太赫兹芯片进行实验 这种全硅芯片证明了它可以无误差地传输信号，同时以每秒11千兆比特的速度在10个尖角周围传输太赫兹波，绕过了硅制造过程中可能引入的任何材料缺陷
该项目的负责人NTU·阿索克教授说，这是第一次在太赫兹光谱区实现脉冲激光干涉测量，这证明了以前的理论概念在现实生活中是可行的
他们的发现可能为将更多的PTI太赫兹互连——连接电路中各种组件的结构——集成到有线通信设备中铺平道路，从而在未来为下一代“6G”通信提供前所未有的每秒万亿字节的速度(比5G快10到100倍)
“随着第四次工业革命和物联网设备的快速采用，包括智能设备、远程摄像头和传感器，物联网设备需要无线处理大量数据，并依赖通信网络来提供超高速和低延迟，”阿索克·辛格教授解释道
“通过采用太赫兹技术，它可以潜在地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，例如互联的自动驾驶汽车，这些汽车需要将数据快速传输到附近的其他汽车和基础设施，以更好地导航，并避免事故
" 这个项目花了NTU团队和他们的合作者在大阪大学藤田正二教授的带领下进行了两年的设计、制造和测试
辛格教授认为，通过使用当前的硅制造工艺设计和生产一个小型化平台，他们的新型高速太赫兹互连芯片将很容易集成到电子和光子电路设计中，并将有助于太赫兹技术在未来的广泛应用
太赫兹互连技术的潜在应用领域将包括数据中心、IOT设备、大规模多核处理器(计算芯片)和远程通信，包括电信和无线通信，如无线网络
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