新技術(shù)將太赫茲波放大3萬(wàn)多倍
科技日?qǐng)?bào)北京12月26日電(記者劉霞)韓國(guó)蔚山國(guó)立科技大學(xué)與美國(guó)田納西大學(xué)、橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)出一種新技術(shù),成功優(yōu)化了專門用于6G通信的太赫茲(THz)納米諧振器,將太赫茲電磁波放大3萬(wàn)倍以上。這一突破有望為6G通信頻率的商業(yè)化帶來(lái)變革。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《納米快報(bào)》雜志。
以前,即使利用超級(jí)計(jì)算機(jī)處理,設(shè)計(jì)太赫茲納米諧振器也很耗時(shí)。在最新研究中,研究人員利用個(gè)人計(jì)算機(jī),通過(guò)集成基于物理理論模型的人工智能(AI)學(xué)習(xí),提高了太赫茲納米諧振器的效率,并通過(guò)一系列太赫茲電磁波傳輸實(shí)驗(yàn),對(duì)新開(kāi)發(fā)的納米諧振器的效率進(jìn)行了評(píng)估。
評(píng)估結(jié)果令人震驚:新設(shè)計(jì)出的太赫茲納米諧振器產(chǎn)生的電場(chǎng)是一般電磁波產(chǎn)生電場(chǎng)的3萬(wàn)倍。而且,與之前報(bào)道的太赫茲納米諧振器相比,新諧振器的效率提高了3倍。
研究人員解釋道,一般來(lái)說(shuō),基于AI的逆向設(shè)計(jì)技術(shù)主要用于在可見(jiàn)光或紅外區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)光學(xué)器件結(jié)構(gòu),但這些區(qū)域僅為所有波長(zhǎng)的一小部分。將這些技術(shù)應(yīng)用于6G通信所用的太赫茲頻率范圍(0.075THz-0.3THz)面臨極大挑戰(zhàn),因?yàn)樘掌澋牟ㄩL(zhǎng)要小得多。
鑒于此,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新方法,將一種新的太赫茲納米諧振器與基于物理理論模型的AI逆向設(shè)計(jì)方法相結(jié)合。這種方法能在不到40小時(shí)內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化,即使在個(gè)人計(jì)算機(jī)上也是如此。而此前,科學(xué)家進(jìn)行一次此類模擬需要數(shù)十小時(shí),對(duì)設(shè)備優(yōu)化一次可能需要數(shù)百年。
研究人員強(qiáng)調(diào),優(yōu)化后的納米諧振器有望對(duì)超精密探測(cè)器、超小分子探測(cè)傳感器和熱輻射計(jì)等設(shè)備產(chǎn)生重大影響。而且,這項(xiàng)研究中使用的方法不僅限于特定的納米結(jié)構(gòu),還可擴(kuò)展到使用不同波長(zhǎng)或結(jié)構(gòu)的物理理論模型的研究。
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