美國萊斯大學攜手合作機構，在無線通信領域取得重大突破。相關成果發表于《自然?通訊工程》，為未來6G網絡發展帶來新希望。

隨著無線通信技術向更高頻率邁進，6G網絡有望以更快的速度傳輸海量數據，滿足無線VR頭顯、實時感知系統等高數據需求應用。然而，高頻信號在空氣中衰減迅速、穿透能力弱，難以像傳統Wi-Fi那樣依靠漫射信號傳輸，發射端與接收端需通過極窄的“視距直連”方式對齊，這成為6G發展的一大挑戰。

萊斯大學科研團隊針對這一難題展開研究，設計出一種特殊超表面材料。這種材料能在萬億分之一秒內生成具有方向唯一性的電磁波“指紋”，使6G高頻信號接收端的角度定位精度達到0.1度級，較現有技術提升10倍。這一突破有效解決了太赫茲頻段通信中因信號衰減快、穿透性差導致的連接中斷問題。

該團隊提出的新方法還能讓高精度對齊幾乎瞬間完成。研究人員成功生成并控制一種可識別信號方向的無線電波模式，角度識別精度達0.1度，約為現有技術的十倍。這使得無線連接在信號發出后幾乎即可建立，大幅降低通信延遲。

論文第一作者、萊斯大學博士生布拉克?比爾金介紹，他們提出的方法能實現極快速的角度估計，精度前所未有。這使無線鏈路能以極低延遲快速建立或恢復，讓無線設備更迅速地相互定位，是實現下一代高速無線通信的關鍵。他還將該原理比作燈塔，燈塔向外發出多種顏色且強度隨機變化的光，無線發射器如同燈塔，接收器如同船只，無線電波如同光線，接收端通過觀察光的組合與強度確定自身相對燈塔的方位，因為這種隨機分布在不同方向上具有唯一性。

以往方法通常只能在時間或頻率維度上改變信號，無法同時控制兩者。萊斯團隊利用超表面實現了時間與頻率雙維度的可控變化。比爾金解釋，延續燈塔比喻，他們的系統首次實現“多色且隨時間變化”的信號發射。由于隨機色彩會在不同時間窗口重新洗牌，即使信號環境嘈雜或帶寬受限，接收方仍可通過累積觀察獲得更精準定位。

研究人員指出，隨著無線通信向太赫茲頻段邁進，這種高精度定位至關重要。實驗需處理大量數據以分析隨機信號的統計特性，布朗大學的合作者為電磁行為的理論建模和物理仿真提供了支持。

比爾金稱這是一項關于“可編程隨機性”的研究，他們收集大量數據分析其平均特性，整個過程需精心規劃與調度，雖曾遇到實驗因停電中斷等意外狀況，但看到結果與預測吻合覺得值得。

萊斯大學電氣與計算機工程系教授、計算機科學教授愛德華?奈特利表示，這項研究展示了未來無線網絡應對不斷增長數據需求的方式。信號的物理特性決定網絡能力，這項研究將挑戰轉化為機遇，證明經過設計的隨機性可讓無線網絡更快、更智能、更可靠。

該研究獲得思科、英特爾支持，并由美國國家科學基金會、能源部科學辦公室下屬的洛斯阿拉莫斯與桑迪亞國家實驗室資助。論文地址：https://www.nature.com/articles/s44172-025-00502-6