あなたが映画をダウンロードするのに、たった0.12秒しかかからないと想像できるだろうか。そんな夢のような超高速通信が、もはや夢物語ではなくなりつつある。
938Gbps：驚異の通信速度を実現
ロンドン大学ユニバーシティカレッジ（UCL）の研究チームが、これまでで最速となる無線データ通信の実験に成功した。彼らは、驚くべきことに938ギガビット毎秒（Gbps）という速度でデータを無線送信することに成功したのだ。この速度は、現在の平均的な5G通信速度と比較して、なんと9000倍以上も高速である。
この新技術を用いれば、例えば、現在2時間の4K Ultra HD映画（約14GBのデータ）をダウンロードするのに、5Gで19分かかるところを、わずか0.12秒で完了できるようになるのだ。言い換えれば、この新技術を用いれば、平均的な長さの映画20本以上を1秒でダウンロードできることになる。まさに、「待つ」という概念を通信の世界から追放してしまうかのような速さである。これは、まさに通信技術における画期的な進歩と言えるだろう。
研究チームのリーダーであるZhixin Liu氏は、この成果について次のように語っている。「現在の5Gネットワークの『狭くて混雑した道路』を、『10車線の高速道路』に変えるようなものです。交通と同じように、より広い道路があれば、より多くの車両を収容できるのです」。
この研究成果は、次世代の無線通信技術である6Gの基盤となる可能性を秘めており、私たちの通信環境を根本から変える可能性がある。しかし、この技術が実用化されるまでには、まだいくつかの課題が残されている。
従来技術の限界を打ち破る：新技術の詳細
UCLの研究チームが成功した938Gbpsという驚異的な速度は、従来の無線通信技術の常識を覆すものだ。では、彼らはどのようにしてこの壁を突破したのだろうか。
従来の無線ネットワークは、主に6GHz以下の比較的狭い周波数帯域を使用している。これは、混雑した一車線道路のようなものだ。この帯域の混雑が、無線通信の速度向上を妨げる主な要因となっていた。
一方、UCLの研究チームは、これまで使用されていなかった広大な周波数帯域を活用することで、この問題を解決した。彼らは、5GHzから150GHzという、前例のない広範囲の周波数を利用することに成功したのだ。これは、まさに一車線道路を多車線の高速道路に拡張するようなものである。
具体的には、研究チームは以下の2つの技術を組み合わせた：
- 高速電子技術：5-75GHzの信号を生成するのに使用
- ミリ波フォトニクス技術：75-150GHzの高周波ミリ波帯信号を生成するのに使用
この革新的なアプローチにより、彼らは電波と光の両方を利用して、これまでにない広帯域の周波数を活用することができた。まるで、道路と空路を同時に使って交通を行うようなものだ。
さらに、彼らは周波数の利用効率を最大化するために、直交周波数分割多重（OFDM）信号を採用した。これにより、異なる無線周波数（RF）帯域とミリ波帯域の間に300MHz未満のギャップしか必要としない、非常に効率的な通信を実現したのである。
UCL電子電気工学部の上級著者であるZhixin Liu博士は、次のように述べている。「私たちの解決策は、利用可能な周波数をより多く使用して帯域幅を増やすと同時に、高い信号品質を維持し、異なる周波数リソースへのアクセスに柔軟性を提供することです。これにより、超高速で信頼性の高い無線ネットワークが実現し、ユーザー端末とインターネットの間の速度のボトルネックを解消します」。
この新技術は、単に既存の技術を改良したものではない。それは、これまで別々に使用されていた2つの無線技術を初めて組み合わせることで、無線通信の新たな地平を切り開いたのだ。まさに、通信技術におけるコロンブスの卵と言えるだろう。
実験の核心は、5GHzから150GHzまでの前例のない広帯域を使用した無線伝送だった。これは、従来の無線通信が使用していた周波数帯域を遥かに超えるものだ。まるで、これまで使われていなかった広大な未開の土地を一気に開拓するようなものだ。
研究チームは、この広大な周波数帯域を効率的に利用するために、以下の革新的な方法を用いた：
- 5-75GHz帯域：高速デジタル・アナログ変換器を使用
- 75-150GHz帯域（W帯とD帯）：光変調信号と周波数ロックレーザーを高速フォトダイオード上で混合
特筆すべきは、W帯とD帯の信号生成方法だ。研究チームは、2組の狭線幅レーザーを周波数ロックし、共通の水晶発振器を参照することで、安定したキャリア周波数と低位相雑音を持つ信号の生成に成功した。これは、まさに高速道路で車両を精密に制御するようなものだ。
さらに、直交周波数分割多重（OFDM）形式とビットローディングを採用することで、異なるRF帯とミリ波帯の間に300MHz未満のギャップしか必要としない、非常に効率的な938Gbpsの伝送速度を達成した。これは、車線と車線の間のスペースを最小限に抑えながら、交通量を最大化するようなものだ。
UCL通信・接続システム研究所（ICCS）の所長であるIzzat Darwazeh教授は、この成果について次のように述べている。「無線技術の美しさは、その空間と位置に関する柔軟性にあります。複雑な機器配置を含む工場など、光ケーブルの敷設が困難なシナリオでも使用できるのです」。
確かに、この新技術は工場だけでなく、大規模イベント会場や混雑した都市部など、従来の有線通信では対応が難しかった場所での高速通信を可能にする可能性を秘めている。
しかし、現時点ではこの技術は実験室内でのみ実証されている。実用化に向けては、さまざまな環境下での安定性や、実際の通信機器への組み込みなど、まだ多くの課題が残されている。
6G時代への道のり
938Gbpsという驚異的な速度を実現したUCLの研究成果は、無線通信の未来に大きな可能性を示した。しかし、この技術が実用化され、私たちの日常生活に浸透するまでには、まだいくつかのステップが必要だ。専門家たちは、この技術の未来をどのように見ているのだろうか。
UCL電子電気工学部のZhixin Liu博士は、次のように述べている。「現在、スマートフォンメーカーや通信事業者と議論を進めています。私たちの研究が将来の6G技術の基礎となることを期待していますが、他にも競合するアプローチが開発されていることは認識しています」。
この発言は、新技術の実用化に向けた道のりがまだ長いことを示唆している。しかし同時に、業界が既にこの技術に大きな関心を寄せていることも明らかだ。
UCL通信・接続システム研究所（ICCS）の共同所長であるPolina Bayvel教授は、この研究の意義について次のように語っている。「この分野での世界をリードするテストベッドと実験能力を確立できたことに感謝しています。これらは、英国の国家通信インフラの未来にとって不可欠なリソースです」。
Bayvel教授の発言は、この研究が単なる技術革新にとどまらず、国家の競争力にも直結する重要性を持つことを示している。実際、世界各国が6G技術の開発にしのぎを削っており、この分野でのリーダーシップは、将来の経済・安全保障にも大きな影響を与える可能性がある。
一方で、日本のNTT、NEC、富士通らによるグループも6G技術の開発を進めており、5Gの20倍の速度（100Gbps）で、100メートルの距離までデータを伝送できる装置の開発に成功している。これは、UCLの研究成果には及ばないものの、実用化により近い段階にあるとも言える。
この状況は、6G技術の開発が世界規模で進んでいることを示している。まさに、次世代通信技術をめぐる「スペース・レース」が始まっているのだ。
では、この技術が実用化されるのはいつ頃だろうか。専門家たちの見方は慎重だ。Liu博士は「商業用機器への組み込みの準備が整うまでには、3〜5年かかる可能性があります」と述べている。これは、早ければ2027年から2029年頃に、この技術を利用した製品が市場に登場する可能性があることを示唆している。
しかし、消費者が実際にこの技術の恩恵を受けられるようになるまでには、さらに時間がかかるだろう。通信インフラの大規模な更新や、新技術に対応したデバイスの普及には、相当な時間とコストがかかるからだ。
それでも、この研究成果が示す可能性は計り知れない。938Gbpsという速度は、私たちの想像を遥かに超える通信環境を実現する可能性を秘めている。それは、単に「より速い」通信を実現するだけでなく、新たな産業やサービス、そして私たちのライフスタイルそのものを創出する可能性を持っているのだ。
論文
参考文献
- The Engineer: UCL smashes speed record for wireless data transfer
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