(NTU Singapore and Osaka University scientists build ultra-high-speed Terahertz wireless chip)
2020/8/5 シンガポール・南洋（ナンヤン）理工大学(NTU)
・ NTU と大阪大学が、フォトニック・トポロジカル絶縁体(PTI)のコンセプトを利用した、テラヘルツ・ワイヤレス・インターコネクトチップを開発。
・ 同新チップはテラヘルツ(THz)波を伝送し、4K 高精細度動画のリアルタイムストリーミングを可能にする 11Gbit/s のデータ速度を達成。5G ワイヤレス通信の理論限界である 10Gbit/s を超える。
・ 電磁スペクトルにおいて赤外光とマイクロ波の中間にある THz 波は、高速ワイヤレス通信の新領域として期待されているが、従来の導波管での材料欠陥と伝送エラーの主要な課題があった。
・ 今回、絶縁体の表面およびエッジにて光波を伝送する PTI の採用でこれらの課題を解決。PTI を移動する光は急角度のコーナーで方向を変えることが可能で、材料の欠陥による障害を回避する。
・ 三角形の孔の並んだ（小さな三角形が大きな三角形の反対方向を指す）シリコンチップの設計により、光波が「トポロジカル的に保護」される。オールシリコンの同チップで、信号のエラーフリー送信と、シリコン製造プロセスで起こり得る材料欠陥を回避しながら約 10 ヵ所の急角度のコーナーにて11Gbit/s の速度での THz 波伝送を実証した。
・ テラヘルツ領域での PTI を今回初めて実証し、これまでの理論の実現可能性を証明した。本研究結果は、回路で多様なコンポーネントを接続する PTI -THz インターコネクトをワイヤレス通信デバイスに導入する可能性を拓き、次世代「6G」通信での TB/s（5G の 10～100 倍）の速度の実現を促進する。
・ THzインターコネクト技術のアプリケーションとして、データセンター、IoTデバイス、マルチコアCPU、Wi-Fi 等のワイヤレス通信を含む長距離通信が考えられる。
・ 従来のシリコン製造プロセスを利用して小規模なプラットフォームを作製することで、電子・光回路への同 THz インターコネクトチップの容易な集積が可能となり、将来的な THz の広範な普及を支援するものと考える。
URL:
https://media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=ceb7dbf3-6d6a-493db9a8-
0bcf25954c10&fbclid=IwAR3lPuQ6sTyPQAaFRgb8bqlfLPQzrnVK4Fh0QC5MQhFWqk5F7pTP5_
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＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Nature Photonics 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Terahertz topological photonics for on-chip communication
URL: https://www.nature.com/articles/s41566-020-0618-9
Abstract
The realization of integrated, low-cost and efficient solutions for high-speed, on-chip communication requires terahertz-frequency waveguides and has great potential for information and communication technologies, including sixth-generation (6G) wireless communication, terahertz integrated circuits, and interconnects for intrachip and interchip communication. However, conventional approaches to terahertz waveguiding suffer from sensitivity to defects and sharp bends. Here, building on the topological phase of light, we experimentally demonstrate robust terahertz topological valley transport through several sharp bends on the all-silicon chip. The valley kink states are excellent information carriers owing to their robustness, single-mode propagation and linear dispersion. By leveraging such states, we demonstrate error-free communication through a highly twisted domain wall at an unprecedented data transfer rate (exceeding ten gigabits per second) that enables real-time transmission of uncompressed 4K high-definition video (that is, with a horizontal display resolution of approximately 4,000 pixels). Terahertz communication with topological devices opens a route towards terabit-per-second datalinks that could enable artificial intelligence and cloud-based technologies, including autonomous driving, healthcare, precision manufacturing and holographic communication.
