Проривна технологія підсилює терагерцові хвилі для зв’язку 6G

Команда дослідників на чолі з професором Hyong-Ryeol Park з кафедри фізики UNIST представила технологію, здатну посилювати електромагнітні хвилі терагерцового діапазону (ТГц) більш ніж у 30 000 разів. Цей прорив у поєднанні зі штучним інтелектом (ШІ), заснованим на фізичних моделях, має здійснити революцію в комерціалізації частот зв’язку 6G.

Співпрацюючи з професором Джун Сью Лі з Університету Теннессі та професором Міною Юн з Національної лабораторії Ок-Рідж, дослідницька група успішно оптимізувала ТГц нано-резонатор спеціально для зв’язку 6G за допомогою передової технології оптимізації. Результати дослідження опубліковані в онлайн-версії Nano Letters.

Завдяки інтеграції навчання штучного інтелекту на основі фізичної теоретичної моделі команда забезпечила ефективне проєктування ТГц нано-резонаторів на персональних комп’ютерах, процес, який раніше був трудомістким і вимогливим навіть із суперкомп’ютерами. За допомогою серії експериментів із передачею електромагнітної хвилі ТГц команда оцінила ефективність нещодавно розробленого нанорезонатора.

Результати були вражаючими: електричне поле, створене ТГц нанорезонатором, перевершило звичайні електромагнітні хвилі більш ніж у 30 000 разів. Це досягнення являє собою неймовірне підвищення ефективності більш ніж на 300% порівняно з нано-резонаторами ТГц, про які повідомлялося раніше.

Традиційно технологія зворотного проектування на основі штучного інтелекту була зосереджена на проектуванні структур оптичних пристроїв у видимій або інфрачервоній областях, які становили лише частку довжини хвилі. Проте застосування цієї технології в діапазоні частот зв’язку 6G (0,075–0,3 ТГц) викликало значні проблеми через набагато менший масштаб, приблизно одну мільйонну від розміру довжини хвилі, пояснив професор Парк.

Щоб подолати ці проблеми, дослідницька група розробила інноваційний підхід, об’єднавши новий ТГц нанорезонатор із методом зворотного проектування на основі штучного інтелекту на основі фізичної теоретичної моделі. Цей підхід дозволив оптимізувати пристрій менш ніж за 40 годин, навіть на персональних комп’ютерах, у порівнянні з раніше необхідними десятками годин для одного моделювання або потенційно сотнями років для оптимізації одного пристрою.

Дослідник Янг-Таек Лі (Фізичний факультет UNIST), перший автор дослідження, підкреслив універсальність оптимізованого нанорезонатора, зазначивши його наслідки для надточних детекторів, ультрамалих молекулярних датчиків виявлення та болометричних досліджень. Він також додав: «Методологія, використана в цьому дослідженні, не обмежується конкретними наноструктурами, але може бути поширена на різні дослідження з використанням фізичних теоретичних моделей різних довжин хвиль або структур».

Професор Парк наголосив на важливості розуміння фізичних явищ у поєднанні з технологією штучного інтелекту, заявивши: «Хоча штучний інтелект може здатися розв’язання усіх проблем, розуміння фізичних явищ залишається вирішальним». Джерело